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情報学基礎:エレクトロニクス
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情報学基礎:エレクトロニクス

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  • 1. 2013年4月30日・5月2日/情報科学芸術大学院大学[IAMAS] 小林 茂(情報科学芸術大学院大学[IAMAS]産業文化研究センター 教授) 情報学基礎 エレクトロニクスをはじめよう
 Getting started with electronics
  • 2. ものをつくる=なぜ? なにを? どうやって? What? How?Why?Making Things ↑アイデアスケッチ ↑ハードウェアスケッチ つくりながら考え、考えながらつくり、 実際のフィールドでためす
  • 3. ハードウェアスケッチ#1(littleBits) Hardware sketching #1 (littleBits)
  • 4. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#1 配布物一覧 • littleBits™ Deluxe Kit:1個
  • 5. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#1 littleBitsをはじめよう • littleBitsとは • littleBitsの基本 • littleBitsで遊んでみよう • littleBitsで小さなプロジェクトをつくってみよう • テーマ:自分たちの身近な人々をちょびっと愉快にしよう • 30分間の制限時間内にアイデアを具現化する • 最後に各チーム1分間で発表
  • 6. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#1 littleBitsをはじめよう • littleBitsとは • littleBitsの基本 • littleBitsで遊んでみよう • littleBitsで小さなプロジェクトをつくってみよう • テーマ:自分たちの身近な人々をちょびっと愉快にしよう • 30分間の制限時間内にアイデアを具現化する • 最後に各チーム1分間で発表
  • 7. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#1 littleBitsをはじめよう • littleBitsとは • littleBitsの基本 • littleBitsで遊んでみよう • littleBitsで小さなプロジェクトをつくってみよう • テーマ:自分たちの身近な人々をちょびっと愉快にしよう • 30分間の制限時間内にアイデアを具現化する • 最後に各チーム1分間で発表
  • 8. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#1 littleBitsをはじめよう • littleBitsとは • littleBitsの基本 • littleBitsで遊んでみよう • littleBitsで小さなプロジェクトをつくってみよう • テーマ:自分たちの身近な人々をちょびっと愉快にしよう • 30分間の制限時間内にアイデアを具現化する • 最後に各チーム1分間で発表
  • 9. ハードウェアスケッチ#2(konashi) Hardware sketching #2 (konashi)
  • 10. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 配布物一覧 • konashiキット • konashi:1個 • konashi説明書:1枚 • Grove拡張ボード:1個 • Grove拡張ボード説明書:1枚 • マイクロUSBケーブル:1本 • 電池:1個 • Grove ‒ Starter Kit Plus
  • 11. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 konashiとは • ユカイ工学が開発、販売するツールキット
 http://konashi.ux-xu.com • 8つのデジタル入出力ピン、3つのアナログ入出力ピン、I2C
 (デジタル入出力ピン6および7と兼用)、1つのシリアルポート • 外部電源、コイン形電池(CR2032)、バッテリ端子から
 電源を供給できる • ファームウェアが固定のI/Oモジュールであるため、プログラ ミングをiOSデバイス上で完結できる • 必要に応じてArduinoなどと組合わせることができる • 技術的にはBluetooth Low Energyを採用
  • 12. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 konashiとは 電子回路外装 スマートフォ ンアプリ ウェブ
 サービス konashi
  • 13. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 konashiのピン配列 konashiマニュアルより転載(http://konashi.ux-xu.com/documents/) USB-microB (USB-Bus power) DC 5.0V コイン型バッテリ (CR2032type) DC 3.0V バッテリ電圧 (S2B-PH-K-S / JST) DC 3.2 ∼12.0V USART通信端子 デジタルI / O (PIO 0 5) (PWM端子と兼用) デジタルI / O (PIO 6,7) (PWM端子. I2C通信端子と兼用) 各種電圧端子 (バッテリ電圧, DC5.0V, DC3.0V) アナログ入力 (AIO 0~2) (リファレンス電圧 1.3V) オンボード入力端子 (PIO 0) オンボード出力端子 (PIO 1~4) オンボード入出力 切換え端子
  • 14. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 konashiの個体を識別する方法 この場合には konashi#4-0958
 と表示される konashiマニュアルより転載(http://konashi.ux-xu.com/documents/)
  • 15. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 準備(JavaScript編) 1. konashi.jsをAppStoreからダウンロードして起動 2. マイクロUSBケーブルでkonashiボードをPCに接続(電源) 3. User→kotobuki→Digital IOを開く 4. 実行してkonashiボード上のボタンとLEDで動作を確認
  • 16. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 konashi.jsとは http://konashi.ux-xu.com/documents/
  • 17. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 konashi.jsとは http://konashi.ux-xu.com/documents/
  • 18. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 ブレッドボードとは
  • 19. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 電圧の概念図 電位差 電位A 電位B グラウンド(GND)
  • 20. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 電圧/電流/抵抗の関係 多 少 ←同じ圧力→ ←同じ量→ ←圧力低 ←圧力高
  • 21. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 LEDを点灯させてみる
  • 22. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 デジタル入出力を試してみる:Digital IO •接続 • Digital IO 0:タクトスイッチ • Digital IO 1:LED •どうなるか • ブレッドボード上のタクトスイッチを操作すると画面上の Digital IO 0が変化する • 画面上のDigital IO 1をオン/オフするとブレッドボード上 のLEDがオン/オフする
  • 23. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 DigitalInOut:デジタル入出力 これらのジャンパピンは外す
  • 24. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 GroveとGrove拡張ボードとは http://yukaishop.base.ec/items/219896
  • 25. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 Grove拡張ボードを使うための準備 • konashiボードのジャンパピンを全て外す(紛失しない!) • konashiのIDを記録する • Grove拡張ボードをkonashiボードにのせる • konashiのロゴの向きを合わせる • ピンを曲げないように気をつけつつ最後まできっちり押し 込む • 注意点:回路を変更する時は必ずkonashiボードの電源を切る (マイクロUSBケーブルを抜き差しすると簡単)
  • 26. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 デジタル入出力を試してみる:Digital IO •接続 • Digital IO 0:ボタン • Digital IO 1:LED •どうなるか • Grove拡張ボードに接続したボタンを操作すると画面上の Digital IO 0が変化する • 画面上のDigital IO 1をオン/オフするとGrove拡張ボード に接続したLEDがオン/オフする •試してみよう • ボタンをタッチセンサと交換する • LEDを振動モータと交換する
  • 27. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 アナログ入力の値を読み取る:Analog IO •接続 • Analog IO 0:ボリューム • Digital IO 1:LED •どうなるか • Grove拡張ボードに接続したボリュームを操作すると画面 上のAnalog IO 0の値が変化する • Analog IO 0の値に応じてDigital IO 1に接続したLEDの明 るさが変化する •試してみよう • ボリュームを光センサと交換する
  • 28. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 受信信号強度を読み取る:Read RSSI •接続 • 特になし •どうなるか • iPod touchとkonashiの距離を変えると画面上のRSSI(受 信信号強度)の表示が変化する •試してみよう • 手でkonashiを覆ったり、部屋の中の様々な場所に移動し てどんな変化があるかをみる
  • 29. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 jsdo.itのサンプルをforkしてみる • jsdo.itのアカウントを作成する(自分のGoogleアカウントな どを使う) • 元にしたいサンプルを開く • forkボタンを押してforkする • 変更を加える • konashi.jsで実行する
  • 30. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 konashi.jsとiOS SDKの比較 iOS SDK konashi.js プログラミング言語 Objective-C JavaScript iOSデバイス内センサの利用 ○ バックグラウンド実行 ○ iOS Developerライセンス 必要 不要 開発用のMac OS X 必要 不要 オンラインIDE ○(jsdo.it) Webコンテンツとの連携 可能 容易 低消費電力での動作 非対応(コイン電池では1日程度)
  • 31. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 iOSで利用する場合 1. konashi iOS SDKをダウンロード
 http://goo.gl/8drNQ 2. ワークショップのサンプルをダウンロード
 http://goo.gl/rqghCw 3. iOSデバイスをPCに接続 4. マイクロUSBケーブルでkonashiをPCに接続(電源用) 5. Xcodeでサンプル「DigitalInOut」をビルドして実機に転送 6. konashiとiOSデバイスの画面上で動作確認 1. konashiのSW1をオン/オフ→画面上のスイッチが反応 2. 画面上のスイッチをオン/オフ→konashiのLED2がオン/オフ
  • 32. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 konashi iOS SDKとは http://konashi.ux-xu.com/documents/
  • 33. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 BareMinimum:最小限のサンプル - (void)viewDidLoad {     [super viewDidLoad];          // 初期化     [Konashi initialize];          // KONASHI_EVENT_READYに対するオブザーバを追加する     [Konashi addObserver:self selector:@selector(setup) name:KONASHI_EVENT_READY];          // BLEデバイスのリストを表示してユーザにkonashiモジュールを選択してもらう     [Konashi find]; } ! - (void)didReceiveMemoryWarning {     [super didReceiveMemoryWarning]; } ! - (void)setup {     // konashiモジュールに接続が完了した後のセットアップを行う }
  • 34. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 DigitalInOut:デジタル入出力 •接続 • PIO 0:ボタン(ボード上) • PIO 1:LED(ボード上) •どうなるか • ボタンのオン/オフ→画面上のスイッチがオン/オフ • 画面上のスイッチをオン/オフ→LEDがオン/オフ •試してみよう • ボタンを外部に接続したものに変更する • LEDを外部に接続したものに変更する
  • 35. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 AnalogInPwmOut:アナログ入出力 • 接続 • AIO 0:ボリューム • PIO 1:LED • どうなるか • ボリュームを操作→画面上のスライダーが反応 • 画面上のスライダーを操作→LEDの明るさが変化 • 試してみよう • ボリュームを光センサに変更してみる
  • 36. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 AnalogEvent:アナログ入力の変化を捉える • 接続 • AIO 0:光センサ • PIO 1:LED • どうなるか • 光センサにあたる光を変える→画面上のスライダーが反応 • 2つの閾値を変更 • 暗くするとLEDが点灯/明るくするとLEDが消灯 • 試してみよう • 環境に応じて適切に反応するように閾値を変更してみる
  • 37. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 ReadSignalStrength:信号強度 •接続 • 特になし •どうなるか • konashiボードとiOSデバイスの距離を変える→信号強度を 示す画面上のスライダーが変化 •試してみよう • konashiボードを手で覆う、iOSデバイスの向きを変える
 など、条件を変えて信号強度がどう変化するか確認する
  • 38. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 ControlByShaking:ジェスチャで制御 •接続 • PIO 1:LED(ボード上) •どうなるか • iOSデバイスをシェイク→LEDがオン/オフ •試してみよう • iOSデバイスの振り方とシェイクイベントの関係を調べてみる
  • 39. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 RememberThePreviouslyConnectedDevice •接続 • PIO 1:LED(ボード上) •どうなるか • konashiボードを選択する→LEDが点滅 • アプリを終了 • アプリを再度起動する→前回接続したデバイスに自動的に 接続されLEDが点滅 •試してみよう • 一度デバイスを記憶した後、konashiの電源を切ってから アプリを起動してみる
  • 40. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 AddMapAnnotationsByPhysicalEvents •接続 • PIO 0:ボタン(ボード上) •どうなるか • ボタンを押す→現在地のピンを地図上にドロップ • ホームボタンを押す • ボタンを押す→バックグラウンドでもピンがドロップされる •試してみよう • 実際に街中を歩いてみてどの程度正確に位置が記録されるか 調べてみる
  • 41. 情報学基礎:エレクトロニクスをはじめよう ハードウェアスケッチ#2 さらに詳しく知りたい時は? • konashiの製品ウェブサイトのドキュメント
 http://konashi.ux-xu.com/documents/ • LEDの制御や電波強度計測、サンプルを動かしてみよう
 http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20130812/ 497867/ • konashiとSoundCloudを連携、カスタムプレーヤーを konashiで制御
 http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20130812/ 497868/ • Engadget電子工作部のレポート
 http://japanese.engadget.com/2013/09/17/engadget- konashi/