1. 1
「オープンハードウエアの使い方」
～オープンハードウエアって何？～
@浜松
2015/JAN/14
たけおか@AXE
twitter: takeoka
www.takeoka.org/~take/

2. 日本を支えるアックスの基本ソフト
• axLinux組込みLinux
– 家電、デジタルTV
– ネットワーク機器
– 携帯機器
– ロボット(AIST)
– 航空自衛隊
• スケジューラを強化
• 組込みBSD
– ネットワーク機器
• HPC
– ExaOSの研究(AICS)
– つくば次世代スパコン研究
独自RTOS
• XTAL
– ザウルス
– オリンパスデジカメ
• 絹;Posix1003.13 RTOS
• AUTOSAR
• JasParへの参加

3. 3
アックスの国産CPUメーカとの協業
富士通富士通 FR/VFR/V
ルネサスエレクトロニクスルネサスエレクトロニクス
SH-Mobile,SH2ASH-Mobile,SH2A
東芝東芝MePMeP
東芝東芝CELLCELL
セイコーエプソンセイコーエプソンC33/C17C33/C17
シャープシャープLH795xxLH795xx
サンヨーサンヨーLC690132LC690132
ルネサスルネサス
エレクトロニクスエレクトロニクス
V850V850

4. 4
Open Source Softwareのはしり
 Wnnの作者の一人
 Wnn ：フリーなネットワーク対応仮名漢字変換システム
• 京大、オムロン、アステック
 1986～87年ごろ
 初期の分散システムであり、もっとも早期のサーバ・クライアント・システム
 オープン・ソース・ソフトウェアの先駆
 クライアントから、かな文字列を、サーバ上の変換エンジンに送り、変換結果
をクライアントに返す
辞書
かな漢字変換
エンジン
UNIXサーバ
かな漢字変換FEP&
クライアント
アプリケーション
UNIXクライアント・マシン
UNIXクライアント・マシン

5. 5
超並列計算機 「SM-1」 の開発
 京都大学 湯浅研(当時:豊橋技術科学大学)＋住友金属工業
 1024ＰＥのＳＩＭＤマシン開発
 スパコン研究開発機
 マイクロコード開発、その開発環境の開発
 並列計算Fortran「BeeFortran」の開発
 http://www.yuasa.kuis.kyoto-u.ac.jp/study/sm1/sm-1.html
 1990〜 1993
 専用LSIも開発&製作

6. 6
私の1990年代〜 OSS振興
NetBSD/Mac68kのインストール方の解説(UNIX User誌)
NetBSD/SUN4のインストール方の解説(UNIX User誌)
NetBSD/Alphaのインストール方の解説(UNIX User誌)
MkLinux/PPCのインストール方の解説(UNIX User誌)
「つこてなんぼの FreeBSD」(Software Design誌)監修
「Samba de Rumba」の執筆、監修 (書籍)
時相論理型言語Tempral Prolog処理系公開
実用Prolog入門(短い文書,非論理的(非一階述語論理的)
Prolog 入門
高階による後悔
テールリカーシブ・インタプリタの構造解説

7. 7
これまでの翻訳プロジェクト

CADRハードウェア・ドキュメント和訳
– MITのLispマシンのハードウェア
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/cadr/cadr-j.html

WAM論文 和訳
– Prolog用の仮想マシン
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/prolog/wam/wam.html

CRAY-XMP マニュアル 和訳
– 1980年代のスパコンのハードウェア解説
http://www.takeoka.org/~take/supercom/cray-xmp.html

8. 8
Lispマシン 論文和訳

CADRのハードウェア・アーキテクチャ解説書

MIT AIメモ, AIM 528
http://www.bitsavers.org/pdf/mit/cadr/AIM-528_CADR.pdf

和訳済み
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/cadr/cadr-j.html

LispとCPUハードウェアの機微を知りたい若者に

さすがに、本当にちゃんと動いているだけのことはある

若い人は読んだ方がいい

9. 9
WAM: Prolog抽象マシン 論文和訳

Warren's Abstract Machine Warrenの抽象機械

David Warrenが考案

Prologを効率よく実行するためには、 こういうアーキテ
クチャのコンピュータがあればよい、という、モデル

WAMは、そもそも、WarrenがPrologのコンパイリング
の研究のために考えたもの。

しかし、WAMは Prolog実行の本質をついていたので
、WAM以降、 Prologマシンのアーキテクチャは強く
WAMの影響を受ける

WAM論文は勉強になる: 和訳済み
http://www.takeoka.org/~take/ailabo/prolog/wam/wam.html

10. 10
スーパーコンピュータの
オープンなドキュメント 和訳
CRAY X-MPとは
1980年代のスパコン。CRAY-1を2台接続
メインメモリ共有
CRAY X-MPなどのマニュアルがフリーに
http://www.bitsavers.org/pdf/cray/
HR-0032_CRAY_X-MP_Series_Model_22_24_Mainframe_Ref_Man_Jul84.pdf
CRAY X-MPについて詳しく述べてある
非常に勉強になる
ベクトル計算機の使用方法が分かる
ベクトル計算機の作り方もわかる
日本語翻訳 一人プロジェクト
CRAY X-MPについて
http://www.takeoka.org/~take/supercom/cray-xmp.html

11. 11
わたくしのトホホなフリーハードウェア公開
 極めて簡単なハードウェアを公開(とほほ)
 PIC32MX220 (200円のMIPS CPU)を使う
http://ameblo.jp/takeoka/entry­11277185603.html
 PIC32MX220 F032BのUSBを動かす
http://ameblo.jp/takeoka/entry­11322895978.html
 110円のARM Cortex-M0(LPC1114)で遊ぶ
http://ameblo.jp/takeoka/entry­11607677151.html
 OpenEL 対応 MultiThread BASICマシン
http://ameblo.jp/takeoka/entry­11937092810.html

12. 12
極めて簡単なハードウェアを公開(とほほ)
 LPC1114 ARM Cortex-M0
– 秋葉原で110円
– クロック50MHz(MAX),RCオシレータ: 12MHz, Flash：32KB, RAM：4KB
– リセット回路のチャタリング除去もしない。素人仕事
 GAME言語インタープリタ
– BASIC風言語、対話的に使用
– たけおか作成、フリーソフトウェア
 マルチスレッドBASIC, Lispも動かしている
– 非公開

13. 0.1μF 0.1μF
330Ω
秋月AE-UM232R
(FT232RL)
TXD: 1
RXD: 5
GND: 24
3V3: 19
+
470μF
2013/SEP/02 (a)
Takep-M0, LPC1114FN28/102
Reset
ROM write
LPC1114(ARM Cortex M0)

14. 14
極めて簡単なハードウェアを公開(とほほ)
 ライン・トレーサ
– 黒マジックで描いた線をトレースする機械
 PIC32, MIPS32
– 秋葉原で210円
– Clock:40MHz,FlashROM:32KB, RAM:8KB,
– 1.56 DhrystoneMIPS
 OpenEL OSS版
– ロボット・下層ミドルウェア
 OS無し
– マルチスレッドBASIC, Lispも
動かしている(非公開)

15. -MCLR
1
N.C.
PGED3
PGEC3
VSS
U1TX
U1RX
VDD RB7
RB8
VSS
VCAP +
10μF
0.1μF
VUSB3V3
0.1μF
10Ω
10kΩ
RXD
TXD
GND
VCC
PIC32MX220F032B
TAKEP Motor
2014/SEP/15(2014/OCT/11)
Shozo TAKEOKA
AVdd
AVss
VBus
D+
D-
LCD-CS1
LCD-RES
LCD-A0
LCD-SCK
LCD-SDI
LCD-VCC3.3v
LCD-GND
LCD-LED+
Programmer
ConnectorLCDConnector
AN9RB15
RB5
RB0
RB1
RB2
RB3
RB14
RB13 MOTOR-L1
RB9 MOTOR-L2
MOTOR-R1
MOTOR-R2
Reset
330Ω
光源
LED
1KΩ
S9648-100
Photo
Diode
M
TA7267BP
IN1
IN2
OUT1
OUT2
GND
M
TA7267BP
IN1
IN2
OUT1
OUT2
GND
Vcc Vs
Vcc Vs
ライントレーサ(PIC32,MIPS)

16. Raspi OSSロボット たけおか謹製
●
人間の顔を見つけたら、追尾する
顔の位置を判断して、右へ行くか、左へ行くかを決める
●
Linux+OpenCV+OpenEL
●
OpenCVは顔認識などを含む
総合的な画像処理ライブラリ
●
OpenELはJASAなどが推進している
ロボット用の下位の抽象化層の規格
DCモータの制御はOpenEL
●
ハードウェア
RaspberryPi
• ARM11@700MHz
• 512MBytesRAM
USBカメラ
DCモータ
http://pc.nikkeibp.co.jp/article/technique/20140307/1123623/
http://ameblo.jp/takeoka/entry-11583049748.html

17. 17
簡単なハードウェアの公開は役立つか?

ずばり同一のハードウェアで動作するか/否か

不安

回路図、部品、ソフトウェア的な初期化
情報が重要

私(たけおか)の活動
– 日本語情報が無い時に、動作例を公開
• 「Lちか(LEDチカチカ)」も、
当該チップでの、初めての例は重要
– 開発環境をOSSで固める
• Linux,BSD, gcc (gnu tool chain) など

18. 18
オープンなハードウェア 昔
 回路図、部品表
 プリント基板レイアウト

19. 19
オープンなハードウェア ちょっと前
 VHDLソース
– FPGAで使用
– CPUの VHDLソース
• ex. OpenSparc
http://www.oracle.com/technetwork/systems/opensparc/index.html
– 昔は、プロ用のFPGA(1個数十万円)が必要
– 最近は、軽い趣味でも可能
 つい最近
 3Dプリンタ用の3D図面

20. 20
過去
 ハードウェア情報の流通は難しいと思われていた
 CADソフトウェア
– 非常に高価、プロ用だった
 VHDL
– ツールが非常に高価
– 大容量のFPGAは非常に高価
– ASICを起こすのは、極めて費用が掛かる

21. 21
現在
 CADソフトウェア
– 回路図 & プリント基板CAD が安価
• Eagle, 無料版には制約がある
• アマチュアなら問題にならないレベル
• 数万円のライセンスもある
http://www.cadsoftusa.com/
 VHDL
– FPGAが値下がり
– ツールは機能限定版は無料
– 限定の無いツールも数十万円程度になった
 3D CADが無料or安価に & 3Dプリンタの出現
– 機構、筐体を自由に作れるようになった

22. 22
オープンソース・ハードウェア例

Arduinoは、イタリア生まれのプロジェクト
http://arduino.cc/
http://ja.wikipedia.org/wiki/Arduino
– それまで存在した学生向けのロボット製造用コントロールデバイスよりも
– 安価なプロトタイピング・システムを作ることを目標に
●
IoT,「どこでもセンサ」,「どこでも制御」の試作が手軽にできる
●
1チップ・マイコンを載せたボード
●
信号線がそのままコネクタに
●
特別な機材なしでファームウェアの書き換えが可能
●
IDEあり
●
Atmel社AVR マイコンから始めた
●
現在は、ARM系, x86もあり
●
第三者がMips,PIC系で同様なものを開発
●
コネクタの標準化とソフトウェア開発環境がキモ、であろう

23. 23
オープンなハードウェア例

Raspberry Pi (?)
http://www.raspberrypi.org/
– オープンソース・ハードウェアではないが…
– 非営利組織の製品
– 回路図など公開
– 接続するものに制限無し
– SoCが、量産メーカでなければ
入手困難かも

24. 24
オープンなハードウェア例

Raspberry Piの拡張コネクタ

SoCのピンがそのまま出ている

GPIO,SPI,I2Cがあり
– センサ
– IO

LinuxのソフトウェアからIO制御
– Python, C などから、センス/操作

25. 25
オープン・ソース・ハードウェア例
LittleBits
 LittleBits http://littlebits.cc/
●
色んなモジュールを接続して、システムを構成する
●
小学生以上の、教育キット
●
センサ、サーボモータ
●
インターネット接続モジュール
●
NASA監修キット
●
コルグ監修のシンセサイザ・キット

26. 26
LittleBitsのライセンス
 ライセンス
●
https://support.littlebits.cc/hc/en­
us/articles/201479617­License
●
littleBits Electronics, Inc. supports the Open Source
Hardware Statement of Principles by making the circuit
designs for its modules available pursuant to the CERN
Hardware License, Version 1.2
●
要するにOSHW

27. 27
LittleBitsの制約
 ライセンスはOSHWなのだが…
●
LittleBitsのどの部分がOpenSourceじゃないの?
●
What parts of littleBits products aren't Open Source?
●
https://support.littlebits.cc/hc/en­us/articles/201479547­
What­parts­of­littleBits­products­aren­t­Open­Source­
– To be clear, other intellectual property rights such as design elements like fonts,
white soldermask with purple silkscreen, logos, as well as the modular
connection system (including the connectors and the connector system) are
reserved by littleBits Electronics, Inc., and we have a number of issued patents
and pending patent applications related to our proprietary magnetic connectors
and our system of electrical circuits.
– コネクタ、コネクション・システムは権利がlittleBits Electronics, Inc.に
ある
– フォント、白いハンダ付けマーク、紫のシルクスクリーン・ロゴなども権
利は littleBits Electronics, Inc.
– 特許もいくつか押さえているよ。磁気コネクタや電子回路

28. 28
LittleBits
 回路図のライセンスはOSHWなのだが….
●
コネクタ、コネクション・システムは権利がlittleBits Electronics, Inc.にある
●
試作を LittleBits で行って、
自分で、基板を起こすのはOK。(コネクタを使用しない)
●
電子回路に特許がある、とか書かれているが…
●
通常のモジュールは、部品がほぼ裸の状態で付いているので、
通常は、問題なさそう。
●
電源あたりに注意が必要かも…

29. 29
オープン・ソース・ハードウェア(CPU)
OpenSparc
http://www.oracle.com/technetwork/systems/opensparc/index.html
UltraSPARC T1の論理設計がオープンソース
OpenCores
http://opencores.org/
OpenRISC – 高コンフィギュアラブルなRISC CPU
Amber – ARM互換RISCプロセッサ・コア
Zilog Z80 クローン
Tri Ethernet controller, 10/100/1000 Mbit
暗号ユニット, ex. DES, AES, RSA
HyperTransport トンネル
PIC16F84コア
Zet: x86互換コア
Parallax Propeller 1 P8X32A
http://www.parallax.com/microcontrollers/propeller-1-open-source
GPL ｖ3で公開
並列プロセッサ
Forth言語、SPINバイトコード

30. 30
フリーなハードウェア 例
 PIC, AVRマイコンで工作している人(趣味人)は、
回路図、ソフトウェアを
無償公開していることが多い
– ライセンスは謎
– 趣味なら、多分、丸コピーでも許される
– 商品を作るなら、丸コピーは止めて、自分で再設計
 「avr game」でググる

31. 31
フリーなハードウェア 例
 Homebrew Cray­1A
– 1980年代のスパコン”Cray­1A”をFPGAで再現
– Xilinx Spartan­3E 1600 development
board.
– FPGA論理、ツールが配布されている
– ライセンスは不明
 http://www.chrisfenton.com/homebrew­cray­1a/

32. 32
フリーなハードウェア 例
 LispmFPGA
– 1980年代のMIT LispマシンをFPGAで再現
– Spartan 3 Starter Kit .
– FPGA論理が配布されている
– ライセンスは不明、著作権は明らか
 http://www.aviduratas.de/lisp/lispmfpga/index
.html

33. 33
オープン・ソース・ハードウェア

34. 34
オープン・ソース・ハードウェアとは
WikiPedia英語版:Open­source_hardwareによると
http://en.wikipedia.org/wiki/Open­source_hardware
公開すべきもの
回路図
部品表
プリント基板のレイアウト
機械的な設計図
HDL (FPGA, ASICの論理設計)
ICのレイアウト

35. 35
オープン・ソース・ハードウェアとは WikiPedia英語版:Open­source_hardware によると
http://en.wikipedia.org/wiki/Open­source_hardware
 ライセンス
– OSS(open­source software)ライセンスに準じる
例えば
– Opencores:LGPL または 修正BSDライセンス
– FreeCores:GPL
– Open Hardware Foundationは"copyleft"など
– the Open Graphics Project:様々なライセンス
– 新しいハードウェア・ライセンスはよく知られたOSSライセンスのハードウェア同等版と
されることが多い
GPL, LGPL, BSDライセンスなど
– TARP Open Hardware License
 TAPR Open Hardware License
(英語版Wikipediaより
http://en.wikipedia.org/wiki/TAPR_Open_Hardware_License )
– Tucson Amateur Packet Radio(TAPR)によって作られた
• TARPは国際アマチュア無線の組織
– 公式 WebページによるとGPLに近い
–

36. 36
オープン・ソース・ハードウェアとは
OSHWA: Open Source Hardware Association
http://www.oshwa.org/
OSHW
OSHWAによる Open Source Hardwareの定義
http://freedomdefined.org/OSHW
http://www.oshwa.org/definition/japanese/
オープンソース・ハードウェア（OSHW）の定義1.0

37. 37
オープン・ソース・ハードウェアとは
http://www.oshwa.org/definition/japanese/
 OSHWAによるオープンソース・ハードウェア（OSHW）の定義1.0
導入
オープンソース・ハードウェア（OSHW）は、誰もが作り、変更を加え、頒布し、
利用できるように一般に対して設計図が公開されている、手に触れることの
できる人工物——機械、装置またはその他の実体のあるもの——を表す語であ
る。この定義は、オープンソース・ハードウェア用ライセンスの開発と評価のた
めのガイドラインを提供する助けになることを目的としている。
実体のあるものの構築には必ず実体のあるリソースが関係するという点にお
いてハードウェアはソフトウェアとは異なる、ということに注意しなくてはならな
い。それ故に、OSHWライセンスに基づいて製作物（”製品”）を生産する個人
や会社には、そうした製品がオリジナルの設計者によって製造、販売、保証
あるいは認可されていると示唆するようなことを表示しない義務があり、さら
に、オリジナルの設計者が所有する商標を使用しないようにする義務がある
。

38. オープン・ソース・ハードウェアとは

英語版Wikipedia:List of open-source hardware projects
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_open­
source_hardware_projects
 Computer systems
– Ben NanoNote – handheld notebook computer based on a MIPS processor
running Linux.
– Chumby – "ambient" information device.
– CUBIT (multi-touch) System – Open-source multitouch surface-interaction
system.
– Novena (computing_platform) – Open-source Linux computer based on a 1.2
GHz (quad-core) ARM Cortex-A9 and Xilinx FPGA.
– Open Compute Project – Openly share designs of data center products
(server, storage, rack, ...).
– Parallax Propeller – a multi-core microcontroller with eight 32-bit RISC cores.
– SPARC – RISC instruction set architecture (ISA).
– The Bus pirate – Universal bus interface and programmer.
– USB Armory[2] – System on a Chip (SoC) with a Freescale i.MX53 ARM®
Cortex™-A8 800Mhz, 512MB DDR3 RAM and ARM® TrustZone® secure boot.

39. 39
オープン・ソース・ハードウェアとは

英語版Wikipedia:List of open-source hardware projects
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_open­
source_hardware_projects
 Electronics
– Arduino, open-sourceマイコン・ボード
– Netduino, open-sourceマイコン・ボード, .NET_Microフレー
ムワーク
– openPicus Flyport, IoT用のプログラマブル・モジュール
– PING2550,broedselsによる。Pinguino IDEで動作する
 Networking
– NetFPGA
• ハードウェア・プラットフォーム,ソフトウェア,コミュニ
ティ,教材がある
• ワイヤスピード・ネットワーク環境の研究と教育用

40. 40
オープン・ソース・ハードウェアとは

英語版Wikipedia:List of open-source hardware projects
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_open-source_hardware_projects
 Robotics
– Contraptor (プロッタなど)
– e-puck mobile robot, an open-hardware, education oriented, mobile robot.
– iCub, 1 metre high humanoid robot.(Italian Institute of Technologyなど)
– Orb swarm, art spherical robots.
– OpenRAVE
– PopPet, DIY, Arduino Compatible, Robot kit
– Romibo Robot, a socially assistive robot for autism therapy(Origami Robotics)
– Spykee (スパイ・ロボット オモチャ)
– The Humanoid Project
– moti, an automated & interactive robot for children with communication and
social disabilities.
– multiplo
– OpenROV, an open-source telerobotic submarine (リモコン移動体)

41. 41
オープン・ソース・ハードウェアとは

みんなが
– ハードウェア・モジュール
– ソフトウェア
• 開発環境
• ライブラリ
• ミドルウェア, 通信スタック, ファイル・システム
• アプリケーション
を開発してくれる

立ち上げの苦労が無い
– ハードウェア開発の苦労
– ハードウェア初期化の苦労

42. みんながモジュールを作る

Arduinoのモジュール

「シールド」というドータボードを積み重ねて、いろん
な事ができる
液晶表示器
電力制御
アナログ入力など直流モータ駆動

43. みんながモジュールを作る

Raspberry Piの拡張モジュール
– Raspiは、OSHWとは言っていないが…
●
RPi Expansion Boards
http://elinux.org/RPi_Expansion_Boards
液晶表示器
カメラの
チルト/パン
アナログ入力など直流モータ駆動

44. 趣味のハードウェア屋はあまり権利にうるさくない
●
ライセンス不明な回路図が多い
●
難しくない回路に権利主張するのは、恥ずかしい
●
IC,電子部品というものは、そもそも動くようにでき
ている
●
動かすことは、できて当たり前、という謙遜
●
LSIの接続は、メーカ推奨回路とあまり変わりない
●
権利主張や自慢するほどの回路を組んでいない、
という謙遜
●
ソフトウェアは、Arduinoの標準ライブラリが使用で
きる
●
IOピンを少し調整する

45. 趣味のハードウェア屋はあまり権利にうるさくない
●
ライセンス不明な回路図が多い
●
難しくない回路に権利主張するのは、恥ずかしい
●
とはいえ、仕事で使用するなら、「丸パクリ」は止め
よう
●
ライセンス不明な回路を参考に
●
独自の回路設計
●
趣味の回路は、所詮、自己責任
●
プロなら、アマチュアの回路を、パクるのは恥
●
アマチュア、趣味でもすごい人は多い

46. ソフトウェア開発環境
Arduinoの開発環境

Arduino IDE
– 無償, OSS (ソースコードあり)
– Wiring のProcessing言語用IDEプロジェクトがベース
– ライブラリはWiring
– Windows, MacOSX, Linuxなどで動作

プログラム
– “sketch”と呼ばれる
– プログラミング言語は、C,C++ (少し簡略化したもの)

ホストとターゲットArduinoをシリアル(USBシリアル)で
接続するだけで開発可能

47. ソフトウェア開発環境

Raspberry Piの開発環境

通常Linux/ARM版が動作
– Debian Linux/ ARM版
– gcc, g++,Java, Fortran, Python, Perl, Ruby, Lisp, Prolog
– gdb
使い放題
– x86をホストにしたクロス開発も可能
• kernelのmakeは、クロスでやった方が楽

48. 48
どんなものができるの?

49. どんなものができるの?

Arduino
ゲーム機 ネットワーク監視 リモコン
リモート・センサ
ロボット
オーディオ・プレーヤ
電力制御

50. どんなものができるの?

Raspberry Pi
気圧センサ,温度/湿度センサ
温度センサ 赤外線センサ
ロボット
Arduinoシールド変換基板
餌やりロボット ロボット
デジカメ

51. センサ(入力)は簡単につながる
●
GPIO (デジタルI/O)
●
超音波センサ
●
スイッチ(物理接触センサ)
●
アナログ->デジタル変換器(ADC)があれば
●
温度センサ
●
光センサ
●
アナログ・ジョイスティック(電気的には可変抵抗)
●
I2C/I2S, SPI
●
SPI:MOSI, MISO, SCLK
●
I2C/I2S: SDA,SCL
●
加速度センサ, 温度センサ, 気圧センサ
●
SD-Card
●
シリアルEEPROM(小容量 不揮発記憶)

52. モータや出力は簡単につながる
●
GPIO (デジタルI/O)
●
DCモータ
●
LED
●
PWM (パルス幅変調)
●
サーボ・モータ
●
明るさ制御のあるLED
●
I2C/I2S, SPI 出力
●
DAC(デジタル->アナログ変換)出力
●
音声出力, 電圧制御機器
●
LCD表示器

53. 53
Arduino

54. Arduinoについて

Arduinoは、イタリア生まれのプロジェクト
http://arduino.cc/
http://ja.wikipedia.org/wiki/Arduino

本体に「シールド」というドータボードを積み重ねて、
いろんな事ができる

ロボットを作りたい人たちが考案

AVRのピンがそのまま、コネクタに出ている

55. Arduinoシールドあれこれ

「シールド」というドータボードを積み重ねて、いろん
な事ができる
Zigbee
電力制御
アナログ入力など直流モータ駆動
USB Host
Ethernet WiFi GSM
TFT液晶

56. Arduino用センサ・モジュール
http://www.dx.com/p/arduno-37-in-1-sensor-
module-kit-black-142834#.VLO7ad8tHQo

57. Arduinoあれこれ
Arduino UNO
ATmega328
Flash:32KB
SRAM:2KB
Clock:16MHz
Arduino Leonardo
ATmega32u4
Flash:32 KB
SRAM:2.5KB
Clock:16MHz
Arduino Due
SAM3X8E
(ARM Cortex-M3)
Flash:512KB
SRAM:96KB
Clock:84MHz
Arduino Esplora
Arduino Leonardoと同様
ポータブル・ゲーム機仕様
Arduino Mega 2560
ATmega2560
Flash:256KB
SRAM:8KB
Clock:16MHz
Arduino Micro
ATmega32u4
USB,ISP

Arduino本家でArduinoボードが数種類

Coｎtrol Board
ATmega32u4
Motor Board
ATmega32u4
Arduino Robot

58. Arduinoあれこれ

Arduino本家でArduinoボードが数種類

Arduino Yún
Atheros AR9331
MIPS@400MHz
Flash:16MB
DDR2:64MB
Clock:400MHz
WiFi,Ether,USB,SD
Linux動作
+
ATmega32u4
Arduino Tre
TI Sitara
AM3359AZCZ100
ARM Cortex-A8
Flash:16MB
DDR3L:512MB
Clock:1GHz
Ether,USB,HDMI
Linux動作
+
ATmega32u4
Arduino Zero
ATSAMD21
ARM Cortex M0+
Flash:256KB
SRAM:32KB
Clock:48MHz

59. Arduino Diecimila

60. Arduinoでロボット

61. Arduinoにセンサやスイッチ
光センサスイッチ
超音波送受信器

62. Arduino Diecimilaについて

Arduino Diecimilaは
– ATmega168(ATmega328も可)を基板に載せ
– IOデバイスをつなぎやすくした
– 現在は、Unoに交代(基本的に互換)

Atmel社のATmega328Pという1チップ・マイコンを使用
http://akizukidenshi.com/download/mcu/avr/atmega48-88-168-
328_A_P_PA.pdf

63. 1チップ・マイコンとは

1チップ・マイコンとは
 CPU
 RAM(読み書き可能メモリ。プログラム実行中の変数などを記憶)
 ROM(読み出し専用メモリ。プログラムや定数を書き込んでおく)
 デジタル入力(1つのピンの状態が0/1であるかを読み込める)
 デジタル出力(1つのピンから0/1を出力できる)
 アナログ入力(A/Dコンバータ)
 シリアル入出力
などが、1つのチップにすべて入っている

コンピュータに必要な部品が全部入って、一つになっている

64. Arduino Diecimilaの回路図

65. Arduino Diecimila互換機

秋月電子: AE-ATMega
– 基板が安価。￥150円
– 部品一式込み: ￥2100円
– eJackinoと部品レイアウトが似ているが
別物

eJackino
– 小坂貴美男氏が開発
– 書籍として販売

66. Arduino Diecimila互換機

「arduino compatible」でググる

XINO Basic for Atmel ATMEGA AVR Arduino compatible kit
– £3.49
http://shop.ciseco.co.uk/xino­basic­for­atmel­atmega­avr­arduino­
compatible­kit/

Iteaduino v1.1 with ATMega328 (100% Arduino compatible)
– $23.50
http://store.iteadstudio.com/index.php?
main_page=product_info&products_id=184

67. Arduino互換機

arduinoの開発環境が使える

8Pino
– 8bit, ATtiny85
– 8MHz Clock
– 8K of flash
• 512 byte of SRAM, 512 bytes of EEPROM
http://8pino.cc/

Adafruit Trinket – Min
– ATtiny85 on-board,
– FlashROM: 8KB
– SRAM:512B
– EEPROM: 512B
http://www.adafruit.com/product/1501

68. 「eJackino」とは

電子工作入門者が容易にマイコンのシステムが構築でき
る「Arduino」が、いろいろな場面で使われている

eJackinoはArduinoと互換のマイコン・ボード

eJackino付きの本
「アーデュイーノ互換マイコン・ボードを作る」
小坂貴美男著
• 出版社: CQ出版 (2009/04)
• ISBN-10: 4789812553

69. eJackinoの回路図
オプション
(プログラムの書き込みに必要)

70. eJackino (Arduino本体)

71. 秋月 AE-ATMega
Arduino Diecimilaから、FTDIのUSB-シリアル変換チップなどを取り除き、
ローコスト化。(FTDIチップはモジュールとして、28pinソケットに装着

72. コネクタ・ピン・アサインメント
GND
+5V
ADC0
Analog IN
(J2(※秋月J3))
Power
(※秋月
J4)
1番
(※秋月では6番)
(J1)(J3(※秋月J2))
ADC1
ADC2
ADC3
ADC4
ADC5
GND
Vin
3V3
Reset
0:PD0(RX)
7:PD7
8:PB0
GND
AREF
13:PB5
9:PB1
10:PB2
11:PB3
12:PB4
Digital IO
6:PD6
5:PD5
4:PD4
3:PD3
2:PD2
1:PD1
秋月 AE-ATMega
Arduino Diecimilaから、FTDIの
USB-シリアル変換チップなどを取
り除き、ローコスト化。(FTDIチップ
はモジュールとして、28pinソケット
に装着

73. コネクタ・ピン・アサインメント
GND
+5V
ADC0
Analog IN
(J3
( Arduino※ ではJ2))
J4
( Arduino※ では
Power)
6番
( Arduino※ では1番)
(J1)(J2( Arduino※ ではJ3))
ADC1
ADC2
ADC3
ADC4
ADC5
GND
Vin
3V3
Reset
0:PD0(RX)
7:PD7
8:PB0
GND
AREF
13:PB5
9:PB1
10:PB2
11:PB3
12:PB4
Digital IO
6:PD6
5:PD5
4:PD4
3:PD3
2:PD2
1:PD1
eJackino
Arduino Diecimilaから、FTDIの
USB-シリアル変換チップなどを取
り除き、ローコスト化。(FTDIチップ
はモジュールとして、28pinソケット
に装着

74. Arduinoのハードウェア情報

Arduino Diecimilaの回路図など

情報(英語)
http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDiecimila

回路図
http://www.arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino-
Diecimila-schematic.pdf

Atmel社ATmega328P1チップ・マイコン資料
http://akizukidenshi.com/download/mcu/avr/atmega48-88-168-
328_A_P_PA.pdf

75. Arduinoのハードウェア情報
●
秋月ATMegaの回路図など

回路図(若干、抜けあり)
http://akizukidenshi.com/download/atmega-board-sch.pdf

回路図(ejackinoという基板の回路図の方が正しい)
http://www.geocities.jp/arduino_diecimila/make/ae-
atmega/photo/eJackino.pdf

ボードの作り方説明書
http://akizukidenshi.com/download/atmega-mcuboard.pdf

eJackinoの回路図など
http://www.geocities.jp/arduino_diecimila/make/ae-
atmega/photo/eJackino.pdf

76. Arduinoのソフトウェア開発方法情報
書籍
Arduinoをはじめよう (Make:PROJECTS) , Massimo
Banzi (著), 船田 巧 (翻訳) ,オライリージャ
パ,2009/3/27,
ISBN-10: 4873113989
• 手に取ったことないけど、ここに揚げてみました。あ
しからず

77. 具体例

78. Arduinoでオーディオ・プレーヤ
●
http://apcmag.com/arduino-project-5-digital-audio-player.htm
●
SD Cardは I2S
●
ソフトウェアによるシリアルでも可
●
音は、PWMで出力
●
DACは無し
●
周波数変調による音圧制御
●
IOピンは余っているので、
抵抗によるDACも構成可能
●
FATファイル・システム
●
Arduino一般ライブラリ
●
音楽フォーマットはWAVのみ
●
DSP LSI VS1001などをI2S接続すれば可

79. Arduinoでオーディオ・プレーヤ
http://apcmag.com/arduino-project-5-digital-audi
o-player.htm

80. 超音波センサ
●
GPIOピンに2本、接続するだけ(あとは電源)
●
GPLなライブラリあり
●
http://www.tautvidas.com/blog/2012/08/distanc
e-sensing-with-ultrasonic-sensor-and-
arduino/
●
https://code.google.com/p/arduino-new-ping/

81. tweetする、湿り気センサ
http://www.botanicalls.com/archived_kits/twitter/
●
植木鉢の湿り気をセンス → tweet
●
湿り気センサ: 鉄片(釘)の間の抵抗値をADCで計測
●
一応、トランジスタも使用
●
Xport経由

82. tweetする、ビールサーバ
https://www.sparkfun.com/tutorials/144
ビールサーバをセンス → tweet
●
etherシールド
●
温度、残量、使用回数
●
残量は、圧力センサで測定

83. tweetライブラリ
●
Tweet Library for Arduino
– MITライセンス
– Ethernet シールド使用
https://arduino-tweet.appspot.com/
●
Arduino Twitter Library with OAuth Support
●
ライセンス: 制限なし
●
使用している、他者のライブラリなどは、それに従う
http://www.markkurossi.com/ArduinoTwitter/

84. おしまいおしまい