プロペラブForth発表osc愛媛

ANDROIDからPICマイコンの FORTHで動かすロボット制御 Presented by プロペラブ in OSC愛媛 2012年03月24日

本日の内容 プロペラブメンバー作成によるロボットタ ンク「たーとるくん1号」について,紹介し ます。

プロペラブとは PARALLAX社製マルチコアCPU 『Propeller』を愛でる会。 それが、プロペラブ。 ⇛展示を行っておりますので、プロペラブ ブースにてお気軽にお声がけください。

クイックスタートボード

本日の講師自己紹介 ちいといつ すーあん 石井康寛 ⇛メキシコ出張

自己紹介 名前:ちいといつ twitter : titoi2 所属:プロペラブ 自己紹介: プログラマー、最近はAndroid屋さん。 Androidアプリの代表作は『A・文庫』

A・文庫とは 著作権切れの文学作品を中心に、 1万点以上の作品を公開するイ ターネット図書館「青空文庫」の 作品をAndroidで読むための ビューアアプリです。

『坊っちゃん』 も読めます ぞなもし

自己紹介3 名前:すーあん twitter : @ksksue 所属:プロペラブ 自己紹介: Android、マイコン、FPGAなどをたしなんでお ります。組込み屋です。 Android USB Serial Monitor Liteをgithubと マーケットで公開しています

ANDROID USB SERIAL MONITOR LITE • Github / Google Playにて公開(無料) • カンタンなUSBシリアルモニタ • Android 3.2以上対応 • FTDIチップに対応 • ボーレートの設定 • 文字、10進数、16進数表示に対応 • 結果をメールで送信

FTDRIVER • GITHUBにて公開 • FTDIチップドライバ • ライブラリプロジェクト(単体では動作しません) • ARDUINOライクなインタフェース

たーとるくん1号 ベース:タミヤ模型のシャベルドーザー 制御基板:PIC ADK MiniBoad『IC-02』

たーとるくん1号 PIC ADK Miniboad 『IC-02』

基本ハード構成 たーとるくん1号 USB PIC ADK Miniboad USB Host PIC24F FTDI cv モータードライバ Android 端末 左モーター 右モーター

PIC ADK Miniboardについて 日本Androidの会・神戸支部でADKや Microbridgeを楽しむために2011年7 月に配布したオリジナル基板 Eagleで設計し、Fusion PCBで基板制 作実施しました。

PIC ADK Miniboardの特徴 ・PIC24FJ64GB002搭載・USB Host機器が容易に作 成できる(ADKやMicrobridge等でAndroid連携機器容 易に制作に使用できます) ・2ch DCモータドライバTB6552搭載、ラジコンカー 等の制作に最適 ・3ch RCサーボモータコネクタ搭載 ・FTDI FT232RL搭載。FTDriverと連係可 ・PICKit直結可能なコネクタ搭載 ・安価(実費2000円で頒布中)

ソフト構成 PIC ADK Miniboad側 ・PIC24Fで動作するForth『A Forth』 Android側 ・USB Host APIを用いたシリアルドライバ 『FTDriver』

FTDriver Androidとマイコンをつなげよう ✦ FTDriver ✦ USB-シリアル変換チップの Android用ドライバ ✦ 言語:Java ✦ Githubで公開中 https://github.com/ksksue 秋月 FTDI USBシリアル変換モジュール

使ってもらった例 ガイガーカウンタとAndroidタブレット 海外:ヘリコプター用コントローラを XBee経由でつなげてみたよ! Galaxy Nexusと繋げたよ! (@yakagawa さん) これからヘリゲームつくるよ!

FTDriver設計にいたるまで ✦ Android 3.1からUSBプログラミングができる ようになったよ! ✦ みんなが持ってるマイコンとAndroidが繋がると 面白いんじゃない? ✦ マイコンと言えばUSBシリアル!でもUSBシリ アルドライバがないじゃないか・・・ ✦ よしつくろう

他の接続方法との違いは? ✦ でもちょっとまてよ。。。 USBシリアルじゃなくてもAndroidとマイコンと繋げる方 法はあるよね? ✦ ADK ✦ Microbridge ✦ Wi-Fi ✦ Bluetooth ✦ これらとどうちがうの?

Androidと外部デバイスとの接続方法一覧 USBシリアル ADK MicroBridge Wi-Fi Bluetooth (FTDriver) すべてのバージョ どんなマイコンと ポイント Google公式! ンのAndroidと繋 高速無線! お手軽P2P無線! も繋がる! がる! 有線/無線 有線 有線 有線 無線 無線 給電 ⃝ ☓ ⃝ ☓ ☓ スマホ→デバイス 115200bps 転送レート (bitbang mode ? ? 54Mbps 19200bps 200Mbps) 消費電力 小 中 中 大 大 マイコン+ マイコン+ Arduino+USBホ Arduino+USBホ マイコン+ デバイス Bluetooth FTDIモジュール ストシールド ストシールド Wi-Fiモジュール モジュール デバイス一式価格 3,500円∼ 5,000円∼ 5,000円∼ 7,000円∼ 6,000円∼ 設計難易度 低 低 高 高 中 Android 3.1以上 2.3.4以上 すべて すべて すべて 対応バージョン USBシリアルがAndroid-マイコン接続の選択肢として十分アリ

FTDriverを使った Android Android-マイコン構成例 while(true) { ユーザプログラム ... len = mSerial.read(rbuf,0); ... } FTDriver シリアル通信をポーリング USB Host API begin(int baudrate); read(byte[] buf, int channel); (Android Frameworks) write(byte[] buf, int length, int channel); end(); Arduino ライクなシンプルなインタフェース マイコンボード USB通信 FTDI チップ シリアル通信 マイコン マイコンボードとAndroidをUSBで接続

FTDriverを使った シリアル通信プログラミング (readするだけのカンタンな例) 1.インスタンス生成 mSerial = new FTDriver((UsbManager)getSystemService(Context.USB_SE RVICE)); 2.デバイスオープンとボーレート設定 mSerial.begin(9600) 3.リードポーリング(スレッド) byte[] rbuf = new byte[4096]; ... while(true) { ... len = mSerial.read(rbuf); ... } 4.デバイスクローズ mSerial.end();

FTDriver内の処理概要 (アプリ開発者は手をつけなくておk) 1.初期化:USBホストのエンドポイントを オープンする mEndpointIN = intf.getEndpoint(0); mEndpointOUT = intf.getEndpoint(1); intf : USB Interface インスタンス 2.オープンしたエンドポイントを叩く int length = mDeviceConnection.bulkTransfer(mEndpointIN, mReadbuf, mReadbuf.length,0); // RX int length = mDeviceConnection.bulkTransfer(mEndpointOUT, write_buf, write_size, 0); // TX USBバルク転送でエンドポイントINとエンドポイントOUTを叩く

最後に githubからPull Request大歓迎 ✦ これまでの開発協力者 https://github.com/ksksue ✦ @titoi2 ✦ @yishii ✦ @yakagawa ✦ @darkukll ✦ @zaki50 ✦ 他 FTDriverをBitbangモードへ対応 ソースコード提供(@yishii) 使ってみたよ or 開発してみたよ Twitter ID @ksksue などあれば気軽にメンションください

FORTH言語の紹介 たーとるくん1号の制御言語であ るForth言語について紹介しま す。

FORTHとは? ・1971年ごろ、アメリカのチャールズ・ ムーア氏が天体望遠鏡の制御用言語として完 成させた。 ・1980年代くらいまでは、マイコンを中 心に結構使われていた。今でも制御系の世界 では現役で使われている。

FORTHの特徴 ・対話的実行 コンソールから命令を打ち込むことにより即 時実行可能。 Forthでは命令やコマンドのことを『ワー ド』と呼ぶ。 ・スタック指向 演算はすべてスタックで行う。

スタック指向の利点 ・括弧を使わず複雑な演算が可能 技術者にはHP社の逆ポーランド電卓を愛用 していた人も多い。 ・関数のパラメータや戻り値をフレキシブル かつシームレスな受け渡しが可能

FORTHによる演算 1+4 を計算するには > 1 4 + . 改行 と打ち込みます。 スタック志向言語では必然的に、 逆ポーランド記法になります。

結果は >14+. 5 OK と表示されます。

解説 数値:スタックに積む +:二つの数値を加算し てスタックに積む >14+. .:数値を表示 5 OK スタック 1 4 5 Empty 1

JAVAとの関係 Javaの実行環境JVMはForthを参考に作ら れたと言われています。 AndroidのDalvikVMはレジスタ型 JavaのJVMはスタック型 だって、Forthだもん

FORTHの特徴・2 ・自己増殖型 ワード定義を積み重ねることにより、プログ ラミングを行う。 ・すべてがワード 数値や文字列などのデータ以外は全てがワー ド。

ワード定義 ForthにおけるワードとはCの関数やJavaの メソッドのようなものです。 ワードを定義するには、 : を用いる為、 ワード定義の事を、コロン定義とも言いま す。

ワード定義 コロン定義の書式 : ワード名 処理 ; Forth 内の辞書にワード名のエントリが作 られ、処理部分がコンパイルされた実行コー ドへのリンクが作成されます。 インタプリタでありながらコンパイラを内蔵

ワード定義 例えば、スタック上の数値に1を足すワード inc を定義してみます。 : inc 1 + ; 実行すると、以下のような結果になります。 10 inc . 11 OK

全てがワード Forthでは、数値などのデータ以外は全て ワードです。 つまり、:などのコンパイラや、IF、LOOP といった制御構造、演算子、変数宣言、定数 宣言など全てがワードです。 それらは新たなワードとしてユーザが定義す ることが可能です。

なぜFORTHなのか たーとるくん1号にForth言語を 搭載した理由。 その方が格好良いから

マイコンとFORTH ・処理系が小さいため、マイコンに最適 ミニマム構成では2Kバイト程度のメモリー で実行可能。 PIC ADK Miniboardに使われている PIC24Fは32KバイトのROMと8Kバイト のRAMを搭載。

マイコンとFORTH ・外部からプログラミング フレキシブルな運用が可能。 ・コンパクトで強力な言語 小さなマイコンで自律行動への可 能性。