情報処理演習II
情報処理演習IIの目標
•マイクロコンピュータのハードウェアを直接操作するプログラム を記述することにより，プログラミング手法とコンピュータ アーキテクチャについて理解を深めます． –独自のインタラクティブ・デバイスの「中身」を作る技術を学ぶ • 電子回路 • マイクロコントローラ（マイコン）プログラミング – Arduino • 独自のデバイス（の中身）を作る •本講義の予習・復習などは以下のサイトを参照すること –http://hope2013.c.fun.ac.jp/course/view.php?id=78 •以下のサイトも参考に –http://www.musashinodenpa.com/wiki/本日の講義内容
•総合開発環境の(IDE)のダウンロード • Arduinoについて •講義の進め方など •演習 –総合開発環境の(IDE)のインストール –Arduinoの基盤のLEDを点滅させる –Arduinoの基盤のLEDを取り付け，点滅させる総合開発環境の(IDE)のダウンロード
• Arduinoのソフトウェアをダウンロード
–http://arduino.cc/ → Download • OS（Windows/Mac）を選択
Arduino
とは
•情報/電子回路をまたぐプロトタイピングを支援するプラット フォーム • ArduinoデバイスとPC上のプログラミング環境から構成 –Atmel AVR マイコン、入出力ポートを備えた基盤 • AVRマイコン: ATmega328PArduino
とGainerの違い
•ホストのPCから独立で動作する –Arduinoというマイコン（マイクロコントローラ） ボードを使う –作成したプログラムはマイコンボードに送る • C/C++ ベースでプログラムを作成 –プログラミングの基本は同じ –ホストのPCとの接続を切っても動作する •似ているところ –ホストコンピュータ上のソフトウェアでも制御可能 –デジタルI/Oポート、アナログI/Oポートが使えるArduino
の使い方（情報）
• PC上でプログラム作成 –C/C++ ベース • PCとUSBケーブルで接続してプログラム書き込みPC (Win/Mac)
Arduino
USBケーブル プログラム書込Arduino
の使い方（電子回路）
•ブレッドボード上にセンサ／電子部品を配置 •ブレッドボードとArduinoをワイヤーで接続
ブレッドボード（ソルダーレス・ブレッドボード）とは
•はんだ付けが不要な，実験，評価，試作に用いる基板
–各種電子部品やジャンパ線を差し込むだけで電子回路を組める
• ボード内部に導体が埋め込まれている
ブレッドボード（ソルダーレス・ブレッドボード）とは
•はんだ付けが不要な，実験，評価，試作に用いる基板
–各種電子部品やジャンパ線を差し込むだけで電子回路を組める
• ボード内部に導体が埋め込まれている
講義の進め方
• PC + Arduino + ブレットボード –一通りの開発方法を学ぶ • 電子回路 ＋ プログラミング –様々なセンサ/アクチュエータに触れるPC
プログラム書込プログラム作成
講義で使うキット
• Arduinoをはじめようキット
–Arduino／ブレッドボード／ワイヤ／電子部品のセット –生協で各自購入してください
各自が必要な準備
•各自準備するもの –ノートパソコン (必須) –Arduinoをはじめようキット (必須) –Arduinoをはじめよう 第2版（参考） • 2100円 –たのしくできるArduino電子工作 （参考） • 2100円 •講義で貸し出す予定のもの –各種センサ/電子部品本講義の演習
•総合開発環境の(IDE)のインストール • Arduinoの解説とキットの確認 • PCとArduinoを接続し基本的なプログラムを作成/書き込み –Arduino を用いて超基本的な回路を作成 • Arduinoの基盤のLEDを点滅させる • ArduinoにLEDを取り付けて点滅させる＋
Arduino
とは
•情報/電子回路をまたぐプロトタイピングを支援するプラット フォーム
• Arduinoデバイス（マイコン）と
Arduino IDE（プログラミング環境）から構成
用語定義
• Arduinoデバイス → Arduino
• Arudino IDE → 開発環境 or IDE
–（スケッチ → プログラム）
Arduino
の例
•用途に応じて多様な種類が存在
Arduino Uno R3 Arduino Leonardo Arduino Pro Mini
Arduino Mega 2560 Arduino FIO Arduino LilyPad
汎用的 扱いやすい
まずはじめに！
•学籍番号／名前を書いて背表紙に 貼ってください
キットの内容確認
Arduino
ブレッドボード
ワイヤ1＋電子部品 ワイヤ2
電子部品の確認
明るさセンサ LED
デバイス構成（メイン）
入出力ピン
USBコネクタ
デバイス構成（メイン）
入出力ピン USBコネクタ 電源コネクタ PCに接続 プログラミング／ 通信／給電 電源に接続 ※単体動作時のみ 電子回路に接続 デジタル入出力／ アナログ入出力デバイス構成（サブ）
LED(電源) LED(通信) リセットボタン LED(テスト) マイコン入出力コネクタの構成
デジタル入力／出力 アナログ入力 GND GND VCCIDEのインストール
•ダウンロードしたArduinoのソフトウェアをインストール
IDEのインストール
•ダウンロードしたArduinoのソフトウェアをインストール
Arduino
をPCにつなぐ
• PCとArduinoをUSBケーブルで接続
PC(Win/Mac)
Arduino
USBケーブル
ドライバのインストール
• Mac →（基本作業なし） • Windows→下記作業が必要な場合も –デバイスマネージャーを起動 • コントロールパネル→システムより • 不明なデバイス（Arduino Uno）を選び 「ドライバの更新」を選択 –ドライバを「手動」で選択 • [Arduinoフォルダ]¥driversを選択 – 標準はc:¥arduino¥drivers 最新版では自動でインストールされる場合もあるIDE
を起動
• ArduinoがPCから認識できているかを確認
–ツール→マイコンボード –ツール→シリアルポート
ツール→シリアルポート
• Mac→/dev/tty.usbmodem***を選択 • Win
Arduino
の基盤のLEDを点滅させる
•プログラム •コンパイル •アップロード •動作確認 LED(テスト) デジタル出力13ポートに接続されているプログラムを書く
void setup() { pinMode(13, OUTPUT); //デジタルピン13を出力設定 } void loop() {digitalWrite(13, HIGH); // LEDを点ける delay(500); // 0.5秒待つ
digitalWrite(13, LOW); // LEDを消す delay(500); // 0.5秒待つ
setup()
， loop()の説明
• Arduinoのプログラムは必ずsetup()とloop()という2つの特別 な関数を持っている –Setup()はスタート時に1度だけ呼び出される • ピンモードやライブラリの初期化といった処理に使用 –Loop()関数はプログラムの心臓部であり、繰り返し実行 • 内部に無限の繰り返しを入れないこと– for(;;)やwhile(1) int main() { init(); setup(); for(;;) loop(); return 0; } 実際の処理の概要
コンパイル
コンパイル中
成功
アップロード
コンパイル中
アップロード中
動作確認
1秒ごとに点滅 していれば成功！ void loop() { digitalWrite(13, HIGH); delay(500); digitalWrite(13, LOW); delay(500); }Arduino
にLEDを取り付けて点滅させる
• 13番にLEDのアノード (A) –長い足 •隣のGNDにカソード (K) –短い足 • LEDには極性があるプログラムの解説
void setup() { pinMode(13, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(13, HIGH); delay(500); digitalWrite(13, LOW); delay(500); } デジタル入出力[0-13]関数リファレンス
• pinMode(pin, mode) –ピンの動作を入力か出力に設定 • [パラメータ] – pin: 設定したいピンの番号 – value: INPUTかOUTPUT • [戻り値] – なし • digitalWrite(pin, value) –HIGHかLOWを指定した ピンに出力 • [パラメータ] – pin: 出力するピンの番号– value: HIGH (5V) か LOW (0V)
• [戻り値] – なし • delay(ms) –プログラムを指定した 時間だけ止める • [パラメータ] – ms:一時停止する時間． 単位はミリ秒
