はんだごてが届いたので、早速はんだでピンを接続しました。

カオスなことになっています。

久しぶりのはんだづけなのでピンヘッダが傾いているけど気にするな。

これをブレッドボードに挿して、ラズパイと接続します。

カオス。

ちなみに、どうつないでいるかというと、

LCD側のデータシートがこうなっているので、

こんな感じでつなぎました。

ラズパイ側GPIOの並びがバラバラなので、かなり配線が複雑になってしまいました。

ちなみに、３番、１８番は後でハマった所なので後述します。

とりあえず電源ON

LCDが光りました。

そりゃそうだ。バックライトの電源が入ったから。

しかし、画面にはなにも表示されません。

でもよく見ると、なにかうっすら映っているような。

で、ネットを調べてみると、３番１８番の秘密が明らかになりました。

http://zattouka.net/GarageHouse/micon/Arduino/GLCD/GLCD.htm

半固定抵抗というものを使用しているんですね。

これは、足が３つあって、一つは5Vの入力、もう一つは-10Vの入力になっています。

そして、半固定抵抗につまみがあって、アナログ的に抵抗を変えて、出力電圧を変えることができるんです。

回路的には、5Vの入力はラズパイの5V、-10Vは18番、半固定抵抗の出力を3番につなぐみたいです。

そうすることでLCDディスプレイのコントラストを調整できるようなんです。

そう、半固定抵抗が必要なんです。

なので、ポチりました。50円。

とりあえず、今回はここまで。

新しい遊び道具を購入しました。

LCDディスプレイです。

実際に使用するときはバックライトが白く光り、ドット単位で黒くする事ができる、らしいです。

これをラズパイで使って遊ぼうか、と。

なので、ラズパイのHATを取り外す。

そして、これとLCDディスプレイをつなぐためのケーブルを用意する。

あかんやん、オスーオスやん。

なので、これを使用する。

よく見るブレッドボードにヘッダーを取り付けました。

これを使うと、どのGPIOのピンがどこと対応しているかがすぐに分かります。

そして、本体とつなぐにはこれ。

接続。

そして、LCDディスプレイもオスが刺さるようにメスのヘッダを取り付ける。

あれ？これって、はんだづけが必要？？？

仕方が無い。ポチるか。

Sense Hatのジャイロセンサーを使っていろいろやってみようと思ったものの、思ったような結果が得られなかったので、もっとドキュメントを読み込んでいこうと思います。

ドキュメントはこれ(英語)。

https://github.com/raspberrypilearning/astro-pi-guide/blob/master/sensors/movement.md

Sense HatにはIMUというものが搭載されているらしい。

IMUにはジャイロセンサー、加速度センサー、方位磁石が搭載されています。

向きは、Pitch、Roll、Yawの三つの軸で表されます。

まぁ、これはこないだ見た。

この動画で三つの軸の関係性が分かります。

これに関するサンプルプログラムがありました。

使い方書いてあるけど、このやり方では動かなかったので、実際に試したやり方を書いておきます。

> git clone git://github.com/astro-pi/apollo-soyuz
> cd apollo-soyuz
> sudo pip3 install pi3d
> sudo ./soyuz.py

SDカードスロットがメインブースターになるイメージです。

実際に動かしてみました。

Roll軸で回転させてみたところ、それに伴って向き自体が左右に動いている事が分かりました。

Sense Hat(IMU)に搭載されているジャイロセンサーは宇宙船を操作することに特化されていて、単純に傾けたときの3軸の角度が得られる訳では無い（ような気がする）。

宇宙船補正みたいなものがあるんじゃないか。

しらんけど。

多分、思ったような数値が出なかったのは、このせいなんだろうな。

そうだよな、Sense Hatって宇宙の科学実験用のアタッチメントだもんな。

まぁ、ちょっと宇宙船の技術に触れられたのは良かったと思う（という風に、前向きに捉える）。

前回までの状況はこちら。

前回はラズパイからセンサーで収集したデータを送信させていましたが、フォーマットがJsonなので、このままでは使用できません。

ラズパイ側のソースコードをgitHubにアップしました。

https://github.com/takishita2nd/pi/blob/master/http.py

今回はこのデータを見やすいように加工します。

GUIのほうが見やすいと思って、軽い気持ちで作ってみたのですが、思った以上にがっつりなことになってしまいました。

WPFを使用しようと思うのですが、今回はPrismという拡張機能を使用してMVVMモデルで作成しようと思います。

メニューの拡張機能からPrismを検索し、Prismをインストールします。

Visual Studioを再起動すると、新規プロジェクトにPrismが追加されているので、Prismのプロジェクトを作成します。

まずは、XAMLの作成。

<Window x:Class="BlankApp1.Views.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:prism="http://prismlibrary.com/"
        prism:ViewModelLocator.AutoWireViewModel="True"
        Title="{Binding Title}" Height="180" Width="350">
    <Grid>
        <Grid.ColumnDefinitions>
            <ColumnDefinition/>
            <ColumnDefinition/>
        </Grid.ColumnDefinitions>
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition/>
            <RowDefinition/>
            <RowDefinition/>
            <RowDefinition/>
        </Grid.RowDefinitions>
        <Label Grid.Row="0" Grid.Column="0" Content="温度" HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center"/>
        <Label Grid.Row="1" Grid.Column="0" Content="湿度" HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center"/>
        <Label Grid.Row="2" Grid.Column="0" Content="気圧" HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center"/>
        <Label Grid.Row="0" Grid.Column="1" Content="{Binding Temperature}"  HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center"/>
        <Label Grid.Row="1" Grid.Column="1" Content="{Binding Humidity}" HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center"/>
        <Label Grid.Row="2" Grid.Column="1" Content="{Binding Pressure}"  HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center"/>
        <Button Grid.Row="3" Grid.Column="0" Grid.ColumnSpan="2" Content="Monitor" Command="{Binding ButtonClickCommand}" HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center" Height="20" />
    </Grid>
</Window>

温度、湿度、気圧を表示するだけです。

あとはデータの待ち受けを開始するボタンを配置します。

Jsonを展開するためのクラスを定義します。

    [JsonObject("sensorModel")]
    class Sensor
    {
        [JsonProperty("temperature")]
        public int Temperature { get; set; }
        [JsonProperty("humidity")]
        public int Humidity { get; set; }
        [JsonProperty("pressure")]
        public int Pressure { get; set; }
    }

クラス名は何でもいいですが、パラメータの名前は送信側と合わせる必要があります。

最後にViewModelの処理です。

    public class MainWindowViewModel : BindableBase
    {
        private string _title = "ラズパイモニター";
        public string Title
        {
            get { return _title; }
            set { SetProperty(ref _title, value); }
        }
        private int _temperature;
        private int _humidity;
        private int _pressure;
        public int Temperature 
        { 
            get { return _temperature; } 
            set { SetProperty(ref _temperature, value); }
        }
        public int Humidity
        {
            get { return _humidity; }
            set { SetProperty(ref _humidity, value); }
        }
        public int Pressure
        {
            get { return _pressure; }
            set { SetProperty(ref _pressure, value); }
        }

        public DelegateCommand ButtonClickCommand { get; }

        public MainWindowViewModel()
        {
            ButtonClickCommand = new DelegateCommand(() =>
            {
                Thread thread = new Thread(new ThreadStart(() => {
                    try
                    {
                        HttpListener listener = new HttpListener();
                        listener.Prefixes.Add("http://192.168.1.3:8000/");
                        listener.Start();
                        while (true)
                        {
                            HttpListenerContext context = listener.GetContext();
                            HttpListenerRequest req = context.Request;
                            using (StreamReader reader = new StreamReader(req.InputStream, req.ContentEncoding))
                            {
                                string s = reader.ReadToEnd();
                                Sensor sensor = JsonConvert.DeserializeObject<Sensor>(s);
                                Temperature = sensor.Temperature;
                                Humidity = sensor.Humidity;
                                Pressure = sensor.Pressure;
                            }
                            HttpListenerResponse res = context.Response;
                            res.StatusCode = 200;
                            byte[] content = Encoding.UTF8.GetBytes("HELLO");
                            res.OutputStream.Write(content, 0, content.Length);
                            res.Close();
                        }
                    }
                    catch (Exception ex)
                    {
                    }
                }));

                thread.Start();

            });
        }
    }

ボタンを押すとHTTPを待ち受け開始し、HTTPを受信したらデータ(Json)を展開しオブジェクト化します。

そして、各パラメータをプロパティに設定します。

動作結果はこうなりました。

うん、想定通り。

前回までの状況はこちら。

今回は実際にセンサーの情報をWindows側に送信したいと思います。

ラズパイ側のPythonソースをこのように作成しました。

import json
import urllib.request
import time
from sense_hat import SenseHat

sense = SenseHat()

url = 'http://192.168.1.3:8000'
headers = {
    'Content-Type': 'application/json',
}

while True:
    temp = int(sense.get_temperature())
    hum = int(sense.get_humidity())
    press = int(sense.get_pressure())
    data = {
        'temperature': temp,
        'humidity': hum,
        'pressure': press,
    }
    req = urllib.request.Request(url, json.dumps(data).encode(), headers)
    with urllib.request.urlopen(req) as res:
        body = res.read()
    time.sleep(1)

センサーから温度、湿度、気圧の測定データを取得し、このデータをJson形式にして送信しています。

この処理を1秒周期で実行します。

最近のWebAPIは送受信するデータの量が増えてきているので、どのようなデータ形式も一行の文字列で表現できるJsonを使用するのが今の一般的です。

Windows側（サーバ側）の出力はこうなりました。（受信側のコードは前回から変更していません。）

温度と湿度は、ラズパイ本体からの熱の影響を受けているので、実際の部屋の中の数値とは異なりますが、まぁ、良い感じです。

こんな感じで、ラズパイのデータをWindows PCへ送信させたいと思います。

ラズパイ側はPythonでHATのセンサーにアクセスしているので、Pythonで送信を行います。

Windows側は、言語は何でも良いのですが、今回はC#で書こうと思います。

とりあえず、今回は通信ができるところまでを確認します。

ラズパイ側のソースはこんな感じ。

import json
import urllib.request

url = 'http://192.168.1.3:8000'
data = {
    'foo': 123,
}
headers = {
    'Content-Type': 'application/json',
}

req = urllib.request.Request(url, json.dumps(data).encode(), headers)
with urllib.request.urlopen(req) as res:
    body = res.read()

こちらのソースコードを丸パクリです。

https://qiita.com/hoto17296/items/8fcf55cc6cd823a18217

Windows側のコードはこんな感じです。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace http_server
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                HttpListener listener = new HttpListener();
                listener.Prefixes.Add("http://192.168.1.3:8000/");
                listener.Start();
                while (true)
                {
                    HttpListenerContext context = listener.GetContext();
                    HttpListenerRequest req = context.Request;
                    StreamReader reader = new System.IO.StreamReader(req.InputStream, req.ContentEncoding);
                    string s = reader.ReadToEnd();
                    Console.WriteLine(s);
                    HttpListenerResponse res = context.Response;
                    res.StatusCode = 200;
                    byte[] content = Encoding.UTF8.GetBytes("HELLO");
                    res.OutputStream.Write(content, 0, content.Length);
                    res.Close();
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
            }
        }
    }
}

ホントにデータを送受信するだけのコードで、エラーとかは全く考慮していません。

Windows側のプログラムを先に実行し、その後ラズパイのコードを実行すると、Windows側のコンソールにこんな感じで出力されます。

これをカスタマイズすればセンサーの情報もWindows PCに送信できそうです。

こちらの記事を翻訳してみました。

https://github.com/raspberrypilearning/astro-pi-guide/blob/master/sensors/pressure.md

高度8000mを越えると人体に危険ゾーンになるらしい。エベレストの山頂がこのエリアになる。

18900mを越えると、人体の血液が沸騰する（アームストロング線と言うらしい。）

上の記事を見てみると、ラズパイをバッテリーで稼働させて、ペットボトルの中に入れて、その中に息を入れたり出したりして気圧を変える、ということをやっているんですが、

そもそもラズパイ4の電源に対応出来るバッテリーが手元にありません。

3A必要なんですが、今手元にあるのは、iPhoneに対応する2.4Aが限界です。

いや、探せばあるんだろうけどさ。

お金が・・・

こちらの記事を参考にしています。

https://github.com/raspberrypilearning/astro-pi-guide/blob/master/inputs-outputs/joystick.md

サンプルプログラムを少しアレンジしています。

from sense_hat import SenseHat
sense = SenseHat()
sense.clear()

x, y = 0, 0
clear = [0, 0, 0]
colours = [[255,0,0], [0,255,0], [0,0,255], [255,255,0], [255,0,255], [0,255,255]]
colour = 0
sense.set_pixel(x, y, colours[colour])

while True:
    for event in sense.stick.get_events():
        #print(event.direction, event.action)
        sense.set_pixel(x, y, colours[colour])
        if event.action == 'pressed' and event.direction == 'up':
            if y > 0:
                sense.set_pixel(x, y, clear)
                y -= 1
                sense.set_pixel(x, y, colours[colour])
        if event.action == 'pressed' and event.direction == 'down':
            if y < 7:
                sense.set_pixel(x, y, clear)
                y += 1
                sense.set_pixel(x, y, colours[colour])
        if event.action == 'pressed' and event.direction == 'right':
            if x < 7:
                sense.set_pixel(x, y, clear)
                x += 1
                sense.set_pixel(x, y, colours[colour])
        if event.action == 'pressed' and event.direction == 'left':
            if x > 0:
                sense.set_pixel(x, y, clear)
                x -= 1
                sense.set_pixel(x, y, colours[colour])
        if event.action == 'pressed' and event.direction == 'middle':
            colour += 1
            if colour == len(colours):
                colour = 0
            sense.set_pixel(x, y, colours[colour])

これを実行すると、8×8のLEDディスプレイに1ドットの点が現れ、スティックを倒した方向に点が移動し、ジョイスティックを押すと、色が変わります。

そろそろできることが限られてきたので、次回はちょっとIoTっぽいことをしましょうかね。