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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
光線銃ゲーム!
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• カウントダウン(5〜10秒)
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• 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
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2
ESPr One (ESP-WROOM-02)
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3
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4
• NEC TK-80 (1976年) 8bit 2MHz
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• PCとマイコン : 経験の拡大
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• iPhone / iPad
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• PC / サーバー / データサイエンス / Deep Learning
• Windows, Mac, Linux
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8
️
Pythonで汎用入出力
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import time, RPi.GPIO as GPIO
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while GPIO.input(ECHO) == GPIO.HIGH:
on_time = time.time()
スマートフォンの技術
10
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• HDMI / USB / Audio
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フィジカルコンピューティング
11
• Arduino
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• 2005年 イタリア 教育現場から
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• PCとUSBで接続できる
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
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• 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
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
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14
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15
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16
void setup() {
pinMode(14,OUTPUT);
digitalWrite(14,HIGH);
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digitalWrite(14,LOW);
delay(1000);
digitalWrite(14,HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(14,LOW);
}
void loop() {
}
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Arduino IDEとPython
• Arduino IDE
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• 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
MicroPython by Damien George
18https://www.youtube.com/watch?v=EvGhPmPPzko
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)
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
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
Hello MicroPython
Terminal ready
>>> print('Hello MicroPython')
Hello MicroPython
22
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
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
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
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
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
ESP8266のSTAとAP
• 同時に使えるがMacからはESP8266だけ見える
2828
インター
ネット
ESP8266
Mac無線
ルーター
APSTA
STAだけを有効化
2929
インター
ネット
ESP8266
Mac
無線
ルーター
APSTA
サーバー
30
def server():
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:
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
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
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
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電子工作のためのPython

Editor's Notes

  1. https://www.flickr.com/photos/htomari/8861196881
  2. https://cloudplatform.googleblog.com/2015/12/Google-Cloud-Vision-API-changes-the-way-applications-understand-images.html http://qiita.com/kazunori279/items/768c7fdf96cdf45a9d16
  3. https://twitter.com/24motz/status/727730908766318593 https://gist.github.com/nishimotz/375b9859e0f62c0b0b7d2e4d863a9f8b
  4. http://jp.rs-online.com/web/p/products/1238760/
  5. http://trac.switch-science.com/wiki/esp_dev_arduino_ide
  6. GOTO 2016 • MicroPython & the Internet of Things • Damien George
  7. https://www.youtube.com/watch?v=cyhFFm3yh14
  8. === 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)