Androidロボットサミットin名古屋

Android
ロボットサミットin 名古屋
日本Androidの会神戸支部
吉田研一

1

アジェンダ

自己紹介

日本Androidの会神戸支部の紹介

Androidとマイコン・FPGAの接続

最近のトピックー Arduino 1.0を使ったADK

これからのトピックー上位レイヤライブラリ

2

自己紹介

よしだけんいち（45歳） @dietposter

JAG神戸&神戸GTUGメンバー

奈良在住だけど（名古屋は近鉄特急で来ました）

ECCコンピュータ専門学校専任教員（大阪だけど）

3

近況 11/12 KOF
近況 2011年11月KOF
近況 11/12 KOF

「勉強会＆イベント
探訪記」より
「勉強会＆イベント
探訪記」より
連載終了おつかれ
年1月16日月曜日さまでした！！
4

近況全国津々浦々！勉強会＆イベント探訪記番外編でイベント紹介

http://kozos.jp/books/gogoevent_12/
article.html#subsection_toc5
5

神戸支部ハードウェア倶楽部
Androidとハードウェア（ロボットや回路基板
など）を愉しむグループ

日本橋
（大阪）
だけど
6

日本橋でんもく会を開催

http://www.kumikomi.net/archives/2012/02/co03and2.php
7

神戸支部ML
日本Androidの会神戸支部ML
参加資格は「Android」への興味だけ！
ML登録で、どこに住んでも神戸支部！

支部長 @takagig
支部長 @takagig

319名（2012年5月12日現在）
295名（2012年1月14日現在）

http://p.tl/zyeR
ピードットティエルゼットワイイーアール
8

自己紹介





9

Androidとは
Linuxをベースとした携帯電話向けOS

ライブラリ：bionic (glibcではなく）

アプリケーション実行環境：DalvikVM
(Java VMではなく）

Get sourceサイトから (オープンソース入手)

http://source.android.com/source/
index.html
10

Androidプラットホーム
スマートフォン, タブレット

ボード(Beagle Boardなど組み込み基板）

オープンソース Apache License v.2 (not GPL)

OHA提供純正オープンソースAndroid

OESF提供組み込み向けAndroid
(Embedded Master 3)

11

マイコンとは
マイコン＝「安い・小さい・省電力」のMCU

MCU(Micro Control Unit)=1チップ上にCPU
コアと複数の周辺機能が集積・搭載

CPUコア：8, 16, 32ビットのCISC（命令長
可変）が多い

主にハーバード・アーキテクチャ

12

ハーバード・アーキテクチャ
命令とデータのバスを分離させる

ファームウェアの書き込み
マイコン(MCU)
フラッシュ CPU
ROM コア RAM
命令データ

反対語：プリンストン・アーキテクチャ
（命令とデータは同じメモリに格納）
13

マイコンの周辺機能

各種コントローラ（周辺機能）

A-D, D-Aコンバータ、シリアル、割り込み、USB
等々

USBコントローラを持つマイコンが接続性が高い

〔代表例〕マイクロチップ社PIC24Fなど

14

PIC24FJ64GB002
Microchip社の16bitマイコン max 32MHz
– 64Kbyte Program Memory (Flash)、64Kbyte RAM
– I2C, IrDA, SPI, UART/USART, USB OTG
MCLR 1 28 VDD
CMPST1/CN2/RA0 2 27 VSS テキスト
CMPST2/CN3/RA1 3 26 AN9/C3INA/VBUSCHG/RP15/VBUSST/CN11/RB15
PIC24FJXXGB002

P0/PMD0/CN4/RB0 4 25 AN10/C3INB/CVREF/VCPCON/VBUSON/RP14/CN12/RB14
P1/PMD1/CN5/RB1 5 24 AN11/C1INC/RP13/PMRD/REFO/SESSEND/CN13/RB13
P2/PMD2/CN6/RB2 6 23 VUSB
3/PMWR/CN7/RB3 7 22 PGEC2/D-/VMIO/RP11/CN15/RB11
VSS
PMCS1/CN30/RA2
8
9
21
20
PGED2/D+/VPIO/RP10/CN16/RB10
VCAP/VDDCORE
D+, D-のUSB端子
O/PMA0/CN29/RA3 10 19 DISVREG
4/PMBE/CN1/RB4
C/PMA1/CN0/RA4
11
12
18
17
TDO/SDA1/RP9/PMD3/RCV/CN21/RB9 Androidと接続！
TCK/USBOEN/SCL1/RP8/PMD4/CN22/RB8
VDD 13 16 TDI/RP7/PMD5/INT0/CN23/RB7
/USBID/CN27/RB5 14 15 VBUS

15

FPGA
FPGA=ハードウェア記述が可能なSoC

SoC(System On a Chip)=1チップに複数の周
辺機能を搭載しフラッシュROM, データ
RAMは外部に持つ（大規模化が可能）

機能記述言語 Verilog HDL, VHDLでハード
ウェアを記述する

16

マイコンとFPGA
マイコン(MCU)

自動車のエンジン制御や家電の動作制御など

Microchip, Atmel, Renesus, FreeScale, MIPS, ARM など

FPGA(プログラム可能なSoC)

カーナビやゲーム機など

Xilinx, Altera, ARMなど

17

マイコンやFPGAでは

UIが面倒（というか無かったりする）

ネットワーク機能は特定の周辺機能による

クラウド利用は、それ以前の問題

Androidとつなぐことができれば改善される

18

Androidとの接続
マイコン・FPGA
Android
などの外部機器

無線
3G
WiFi
Bluetooth
NFC
（赤外線※一部メーカーのみAndroidでは一般的ではない）

有線
USB
特定用途（AudioやHDMIなど）

19

Androidとの接続(1)

音声（DTMF/ソフトモデム）

Bluetooh/Wi-Fi

USB接続

USBデバイス：ADK / MicroBridge

USBホスト：USB Host API

20

Androidとの接続(2)

Android上のLL（軽量スクリプト言語）と
マイコン

上位レイヤライブラリAndyLib

21

音声 (DTMF)
今岡さん（OSC愛媛）のドロン君

DTMF（プッシュトーン）をDTMFデコーダ(IC)
に識別させる

Google音声認識で遠隔操作

http://www.ospn.jp/press/20110516no10-useit-oss.html
22

Bluetooth
Webサーバを介した命令送受信
吉田、石井さんのAndyタンクシリーズ
cmd01.txt
Web
サーバ F255F255
Android搭載型
http://foo.bar/cmd.php Andyタンク1号

HttpBtnQuery HttpBluetoothControl

接続形態（３）
23

Androidロボットの分類
Bluetoothが使われる部位→

（１）Android - ロボットカー遠隔操作

（２）Android 搭載型ロボットカー

（３）Android-Android搭載ロボット
カー遠隔操作

（４）Android自身がロボットカー
京都支部勉強会資料 https://docs.google.com/open?
24
id=0B60iGGxfzllnY2NlODhmYzYtNjI2Yy00NzdhLWI5ODMtY2Q3OGM5MmQxNTBh

ADKドロン君作ってみた
世界最小のUSBホスト付き
（ADK可能な) Arduino

上から裏側

後ほどデモ
します
25

オープンソースハードウェア

回路図も公開
つくばFabLabで作成

http://www.harpyhack.com/
26

ロボットサミットの思想
Open Source SoftwareとともにOpen Source
Hardwareを有効に活用すること

ソフトウェアに逃げがち(!?)な自分の手（＝思
考・発想・実作業）をモノづくりに向かわせ
るコト（＝コトづくり・ヒトづくり）

Social codingとともにSocial makingへ

27

「ハードウェア」という制約

ハードウェアはモノ自体のコストが必ずかか
るという制約／デメリットがある。

トライ＆エラーによる試行が難しい。

実作業的にも、教育的にも、商業的にも。

28

商業的制約に対し

クラウドファウンデーション
オンライン上で少額
支援を行う仕組み。
支援者はマイクロ・
パトロンと呼ぶ。

Kickstarterや
CAMPFIREなど

http://camp-ﬁre.jp/projects/view/254
29

実作業・教育的制約に対し

ホームページや書籍、勉強会
「Android ADKプログラミング & 電子工作バイブル」

著者岩田直樹／杉浦登／高木基成／原田明憲／吉田
研一 ISBN978-4-88337-809-8 株式会社ソシム
Use it! OSS 本体価格：2,980円（税別）
5月22日発売！
http://www.ospn.jp/press/20120404no22-2-useit-oss.html

30

話がちょっと脱線気味…

でも結構大事な事(^-^;;

「Androidとマイコン・FPGAの接続」に戻ります。

31

Android のUSBのAPI(Java)

USB Accesory API（電源をもらう）

AndroidがUSB（Type-Bコネクタ）

これがいわゆるADK

USB Host API（電源供給側）

AndroidがUSBホスト（Type-Aコネクタ）

32
12年1月16日月曜日

USBのアクセサリモードとホストモード

USBホスト USBデバイス
アクセサリ電力 Androidが従
マイコンや
モード FPGAなど A B Android
データ転送

USBデバイス USBホスト
Androidが主
ホストマイコンや
電力

モード FPGAなど B データ転送
A Android

デバイスドライバ部分
を書く必要が有る
33

ADKとは？
Android Open Accessory Development Kit

2011年5月
Google I/O発表
一周年！！

http://developer.android.com/intl/ja/guide/topics/usb/adk.html

34

SD誌2012年1月号

ADKとは(@takagigより）
ADKと記述した場合は、「Open Accessory Development
Kit」のことを指します。ADKのAは、Androidではなく
Accessoryの頭文字です。

Android2.3.4とAndroid3.1以降に追加された周辺機器用の
APIを利用するためのソフトウェアやドキュメント、
Accessory Demo Kitと呼ばれるハードウェアを合わせて
ADKと表現します。
マイコン・FPGAなど
35

ADK対応ボード

国産ADK対応ボード
Arduino互換

http://developer.android.com/intl/ja/guide/topics/usb/adk.html

36

ADKの普及の妨げ

対応ボードがコスト高／入手性が悪い

Adnroidのバージョンに制限

スマートフォン2.3.4以上

タブレット3.1以上

はやくみんな4.0(ICS)になるといいのに…

37

Niels’s MicroBridge
ADB(Android Debug Bridge)の組み込み向け実装(C++)

Arduino +
USBホスト
シールド
（5,160円）で
adb通信

http://code.google.com/p/microbridge/
38

MicroBridge porting
ADBは、エミュレータやAndroid実機とのバイ
ナリ転送・デバッグ出力などに用いられる仕
組み。adbコマンドで各種操作が可能

Android側の/sbin/adbd とソケット通信できれ
ばAndroidのバージョンは問わない

adbを備えていないAndroidは「無い」

39

@yishii’s PIC24F port
in SPDIP, SOIC, SSOP(1)

石井さんによるPIC24Fマイコンへの
MicroBridgeポーティング(C++→C言語)

MCLR 1 28 VDD
3/AN0/C3INC/VREF+/ASDA1(2)/RP5/PMD7/CTED1/VBUSVLD/VCMPST1/CN2/RA0 2 27 VSS
/AN1/C3IND/VREF-/ASCL1(2)/RP6/PMD6/CTED2/SESSVLD/VCMPST2/CN3/RA1 3 26 AN9/C3INA/VBUSCH

PIC24FJXXGB002
PGED1/AN2/C2INB/DPH/RP0/PMD0/CN4/RB0 4 25 AN10/C3INB/CVREF/V
PGEC1/AN3/C2INA/DMH/RP1/PMD1/CN5/RB1 5 24 AN11/C1INC/RP13/PM
AN4/C1INB/DPLN/SDA2/RP2/PMD2/CN6/RB2 6 23 VUSB
AN5/C1INA/DMLN/RTCC/SCL2/RP3/PMWR/CN7/RB3 7 22 PGEC2/D-/VMIO/RP1
VSS 8 21 PGED2/D+/VPIO/RP1
OSCI/CLKI/C1IND/PMCS1/CN30/RA2 9 20 VCAP/VDDCORE
OSCO/CLKO/PMA0/CN29/RA3 10 19 DISVREG
SOSCI/C2IND/RP4/PMBE/CN1/RB4 11 18 TDO/SDA1/RP9/PMD
SOSCO/SCLKI/T1CK/C2INC/PMA1/CN0/RA4 12 17 TCK/USBOEN/SCL1/
VDD 13 16 TDI/RP7/PMD5/INT0/
TMS/USBID/CN27/RB5 14 15 VBUS

http://code.google.com/p/microbridge-pic/
40

6.-1.基板写真(A面)
@yishii’s PIC24F Board
石井さんによるPIC ADK mini board

基板も設計・発注

2,000円で製作可

日本橋でんもく会で領布

各種ポーティングに拍車

41

@iseroid’s DE0 port
伊勢さん@iseroidによるALTERA
DE0/DE0-nano FPGAへの
MicroBridgeポーティング(C, C++)

ADKもポーティングAccessory
Demo Kitの対応はマイコンのみ。
FPGAでは初！？快挙！）

https://github.com/iseroid/microbridge_nios2
42

ALTERA FPGAツール類
CPU(SoC) (
Eclipse

Qsys( SoPC(Builder)( NiosII(EDS(Eclipse)(
C/C++ %
Nios% Timer% C/C++% %
% My% Nios% Timer%
%
UART% FPGA% Logic%
UART% Logic%

FPGA CPU+ %

DE0でできること.pdf - Google ドキュメント
http://bit.ly/GIXTnn
43

FPGA(DE0)内の移植手順

USBホスト
シールドと
のSPI通信の
HW/SW記述

第0回関西FPGA・DE0勉強会-DE0-NanoとAndroidを繋げ
ちゃう-.pdf - Google ドキュメント http:/
44
/bit.ly/GIXbXl

@basaro_k’s Xilinx FPGA
port
小山さん@basaro_kに
よるXilinx FPGAボード
へのMicroBridgeポー
ティング

ADKもポーティング済
との事

http://fpga.co.jp/android/index.html
45

@basaro_k’s Xilinx FPGA
Board
小山さん@basaro_kによるXilinx FPGAボード

46

動作確認

http://fpga.co.jp/android/index.html
オープンソース公開は準備中
47

USB Host API(Android)
AndroidがUSBホストになり、接続したマイコン
とやりとりする

給電がAndroid側になり配線の取り回しがラク

USB-Aコネクタを持つAndroidスマホ／タブレッ
トは少ない（変換ケーブルが必要）

マイコン側のシリアル・ドライバ部分を書く必
要がある。 FTDIシリアルチップ向け
48 のオープンソース有り

@ksksue’s FTDriver
鈴木さん@ksksue作

https://github.com/ksksue/FTDriver
49

USB Host API wrapper
Library
ArduinoライクなAndroid3.1用
FTDIドライバAPI公開
USBデバイス USBホスト
電力
マイコンや Androidが主
FPGAなど B データ転送
A Android

FT232RLなど USB Host API
FTDIチップ限定 UARTがあれラッパ
ば何でも可！
http://d.hatena.ne.jp/ksksue/20111106
50

LL on Android

Android上で動作するLightweight Language(軽
量スクリプト言語)

SL4A 言語:Ruby, Python, Perl, PHP, Lua

Luarida 言語:Lua

51

SL4A
Scripting Layer for Android

オープンソース
apkをダウンロード
すれば即、スクリ
プト環境となる

http://code.google.com/p/android-scripting/
52

Luarida (たろサさん作）

Luarida - Google Play http:/
53 /bit.ly/GIxxGH

先ほどのMicroBridge Portの話
ADBは、エミュレータやAndroid実機とのバイナリ転送・デバッグ出
力などに用いられる仕組み。adbコマンドで各種操作が可能

Android側の/sbin/adbd とソケット通信できれ
ばAndroidのバージョンは問わない

adbを備えていないAndroidは「無い」

LLでソケット・ライブラリを呼び
出せれば、マイコンを操作可能！
54

@yishii’s ioBridge
Android + 直結マイコンボードの構成
PCレスで、外部ハード制御の作り込みができるPF

ioBridge Server ioBridge Client

制御対象機器

Luarida用とSL4A JRuby用にioBridgeというモ
ジュールを作りました
55

LL on Android とマイコン
石井さん：オープンソース(SL4A ruby)整備中

SL4Aでマイコンとadbソケット通信なら
Python, PHP, Perl などスクリプトでマイコン
接続が可能に！

たろサさん：Luaridaもりもりバージョンアッ
プ中！以下のサイトで情報を公開しています
コンピュータを楽しもう！ http://d.hatena.ne.jp/tarosay/
56

自己紹介





57

再びADKとは
キホン、ArduinoとAndroidの接続

http://developer.android.com/intl/ja/guide/topics/usb/
adk.html#installing-ﬁrmware
58

Google放置play...
GoogleのADKサンプルソース
「Demokit0512.zip」はArduino IDE 0022のまま

https://dl-ssl.google.com/android/adk/adk_release_0512.zip

Arduinoの開発環境は Arduino 1.0となり正式リ
リースしたためライブラリが大きく変更

そのままGoogleのADKサンプルを使うと動かない
59

Arduino 1.0

http://arduino.cc/en/Main/Software
60

Arduino 1.0はオープンソース

ビルドすると日本語メ
ニューになります

https://github.com/arduino/Arduino
61

Arduino 1.0を教育向けに
桐畑くん@fox_twittingによるEduino

日本語ブロックプログラミング

https://github.com/yuki-shuhara/eduino
62

Arduino 1.0対応
ADKライブラリ作りました
Android ADK勉強会（東京）メンバーと協力
して公開(Apache License v.2)
テキスト
github初心者でもZIPを
ダウンロードするだけ

https://github.com/ADKstudyGroupTokyo/Yaoadk
63

ZIPを解凍してライ
ブラリのフォルダ
すべてをLibraries
フォルダに配置す
るだけ

是非、使ってくだ
さい！！

Yaoadkライブラリ集の使い方(Windows7) ·
ADKstudyGroupTokyo/Yaoadk Wiki http://bit.ly/GJIFm5
64

自己紹介





65

ADK/MB開発手順の手間
1. USBホスト（組込みマイコン）側のファーム
ウェアを作成する。

2. Android側でUSB Accessory API（ver.2.3.4以
降）を理解しJavaでアプリを作成する

3. USBホスト側とAndroidのプロトコルを考えて
上記プログラムに盛込む

66

３つの異なるスキルが必要
ADKの例
USBホスト USBデバイス（アクセサリーモード）

マイコン・ Android
FPGA

ファームウェアデータ転送 Javaアプリ
独自の
プロトコル
USBAccessory
ADKライブラリ API

ADK
67

求められるスキル

組み込みの知識

Javaのプログラミング能力

デバイス間のプロトコルの決定能力

68

上位レイヤAndyLib
メモリマッププロトコルによるプロトコル設定
USBホスト USBデバイス（アクセサリーモード）

マイコン・ Android
メモリマップ
FPGA
プロトコル

ファームウェアデータ転送 Javaアプリ

AndyLib

USBAccessory
ADKライブラリ API
コーディング効率

ADK が向上する！
69

AndyLib
夜子まま@yokmamaによるプロジェクト・
ライブラリ

http://code.google.com/p/android-jp-kobe/downloads/list
70

Arduino側AndyLib
石井さん@yishiiによるMemoryMapLib

https://github.com/yishii/Arduino_MemoryMapLib
使い方：
http://projectc3.seesaa.net/article/243033403.html
71

Androidとの接続手法
すべてのConnectivityをAndyLibで！
マイコン・FPGA
Android
などの外部機器現在はADK
無線
3G とBluetoothで
WiFi
Bluetooth 実装
NFC
（赤外線※一部メーカーのみAndroidでは一般的ではない）
現在は
有線
USB Arduinoのみ
特定用途（AudioやHDMIなど）

72
実装

今後

接続の種類＆マイコン・FPGAを増やす

夜子ままさんはじめAndroid Javaコーダ

マイコン側ライブラリ組み込みコーダ

AndyLibの教育の定期的開催

73

またATNDなどで告知します
2012年1月に1回目を開催しました。

http://atnd.org/event/E0000685
74

神戸支部ML
ご清聴ありがとうございました！

日本Androidの会
支部長 @takagig 神戸支部ML
295名（2012年1月14日現在）

http://p.tl/zyeR
ピードットティエルゼットワイイーアール
75

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