今回は、ImadokoM5Unifiedについて紹介したいと思います。 ImadokoM5Unifiedは、ownTracksからMQTTを用いて得られる位置情報をもとに、OpenStreetMap等の地図を用いて画像を生成するPHPスクリプトであるstaticmap.phpで生成された地図画像をダウンロードして、M5Stackシリーズの画面上に地図を表示し続けるアプリケーションです。

M5Unifiedライブラリを用いているので、様々なM5Stackシリーズで動作します。ビルドはPlatformIO上で行っています。

動機と動作の仕組み

このアプリケーションの目的は、自分の位置情報を家族が簡単に確認できるようにすることです。ownTracksは、スマートフォンにアプリをインストールすることで、スマートフォンの位置情報をMQTTサーバに送信することができるアプリケーションです。MQTTサーバは、位置情報を受け取って保存したり、他のデバイスやアプリケーションに配信したりすることができます。staticmap.phpは、OpenStreetMapのタイルサーバから地図画像を生成するPHPスクリプトです。ImadokoM5Unifiedは、MQTTで受信した位置情報をもとに、staticmap.phpが生成した地図画像をダウンロードして、M5Stackシリーズの画面に表示します。 これを使うと、出張中などに自分がどのあたりにいるかを家族に見せることができます。同じことはiPhoneの「探す」アプリなどでも可能ですが、M5Stackで移動経路を常時表示しておくとまた独特の面白さがありますね。

必要なもの

このアプリケーションを使うには、以下のものが必要です。 位置情報を扱うので、MQTTサーバを設定する際はセキュリティに十分気をつけてください。

• ownTracksからの情報がPublishされているMQTTサーバ
• staticmap.phpが動作しているWebサーバ
• Wi-Fi

ビルド方法

ソースコードはGitHubのリポジトリで公開しています。 ビルド方法は以下の通りです。

• config-example.h をもとに、config.h を作成し、MQTTサーバやWebサーバのURLなどを設定します。
• platformio.ini の boardを使用するM5Stackシリーズに合わせて設定します。
• PlatformIO上でビルドしてデバイスに書き込みます。

そのほかのデバイスでも…

こんな感じで動きます。

ハードウェアごとに若干変更点があるので、ブランチで分けています。

• M5Stamp C3U + M5Stampラウンド液晶モジュール: GitHub - mokjpn/ImadokoM5Unified at stampc3u-round
• M5Stamp S3 + M5StampS3ラウンド液晶モジュール: GitHub - mokjpn/ImadokoM5Unified at stamps3-round
• Wio Terminal: ATSAMD51 Core with Realtek RTL8720DN BLE 5.0 & Wi-Fi 2.4G/5G Dev Board - Seeed Studio: GitHub - mokjpn/ImadokoM5Unified at wioterminal
• Raspberry Pi Pico W + RsPicoラウンド液晶モジュール: GitHub - mokjpn/ImadokoM5Unified at pipico-round

• Seeed Studio XIAO ESP32C3 + 1.28㌅ラウンド液晶 with XIAO RP2040: GitHub - mokjpn/ImadokoM5Unified at xiaoc3-round
• Seeed Studio XIAO ESP32C3 + XIAOスクエア液晶モジュール — スイッチサイエンス: GitHub - mokjpn/ImadokoM5Unified at xiaoc3-square

レゴの中でも、レゴテクニックのシリーズはいろいろな機械の動作メカニズムがレゴで再現されていて、大人が作ってもとても面白いものです。その中でも、Lego Power Functionモーターという赤外線受信器とモーター、ライトなどを組み込むことができるモデルがあります。これを１つ持っていたので、M5Stackから動かしてみました。 レゴテクニック RCトラックレーサー 42065

これ、M5Camera を搭載するのにちょうどいいサイズで、レゴですから簡単にM5Cameraを固定して運転席視点のカメラ映像を楽しむことができます。 これに使われているモーターは、動くレゴとして有名なMindStormsのモーターとはまた違う種類なので、直接M5Stackに接続することは難しそうです。しかし、赤外線で制御するので、制御コマンドを解析してArduino用のライブラリが作成され、公開されていました。 Arduino-PowerFunctions

そして、M5Stack系では、M5StickCに内蔵のIR LEDがあるので、このライブラリを使って、M5StickCで動くリモコンを作ってみました。

ハードウェア

レゴテクニックRCトラックレーサー 42065 にM5Cameraを乗せていますが、M5Cameraは今回の制御には使っておらず、車両からの映像を撮るのに使っています。

赤外線を受ける部分は後部にあります。通常はレゴセットに付属するコントローラーで制御しますが、今回代わりにM5StickCから赤外線を出して制御します。

左右のキャタピラーは独立したモーターで制御されるので、本当は少なくとも前進・後退 x 2系統で４つの入力ができるスイッチが必要ですが、とりあえず手元にあったDual Button Unitで２ボタン、あとM5StickCの本体についている一番大きいボタン(Aボタン)の３つで制御しました。Dual Button Unitのボタンを押している間、対応する側のキャタピラが前進に入り、両方同時押しすると真っ直ぐ前に進みます。M5StickCのAボタンを押すと、両側のキャタピラが後進に入ります。

コントローラーとしては、M5StickCにDual Button Unitを接続して使用しています。はじめはM5StickCにIR LEDが内蔵されていることを忘れていて、M5Stack BasicにIR REMOTEモジュールをつける構成でないとだめかと考えていましたが、側面に小さな穴があってそこに出ていました。

ソフトウェア

Arduino IDEのスケッチをM5StickCに書き込みます。事前に、Arduino-PowerFunctionsをインストールしておく必要があります。 なお、M5StickC.h をインクルードした状態ではArduinoボードのオンボードLEDのGPIOピンが定義されている LED_BUILTIN マクロが未定義なためにコンパイルエラーが起こったので、 PowerFunctions.h を編集して、M5StickCの内蔵LEDが接続されている GPIO10 を

#define LED_BUILTIN 10

として加えることで、コンパイルを通しました。

動作確認

動作しているところの動画

M5StackからFader Unitが出た時、あーこれは鉄道模型のコントローラーだなぁと思い、やはり最近出ていたATOM PWM Kitと組み合わせて簡単に作ってみて、製作記事をProtoPediaに公開しました。小さいのがいいところなので、Zゲージ鉄道模型を動かしてみていますが、PWMだけだと方向転換ができないので、HBridge Driver Kitを使って走行方向を変更できるようにしたバージョンを作りました。

動作しているところの動画です。

材料

• M5Stack Fader Unit
• M5ATOM HBridge Driver Kit
• M5Atom Lite
• 12V ACアダプタ
• [任意]中間スイッチ付きDC中継ケーブル
• [もしなければ] Zゲージ フィーダーケーブル
• [もしなければ] Zゲージのレールと車両

作り方

配線

1. Zゲージのパワーユニットの代わりに今回作るものを使う形になります。ナローフィーダーケーブルのパワーユニット側のコネクタはとってしまい、２本の配線を露出させます。
2. ACアダプターは、電源を簡単に切れるように中間スイッチ付きケーブルをつけて、中間スイッチの2.1mm径のDCバレルはとってしまって、配線を露出させます。
3. HBridge Driver Kitの端子とフィーダーケーブル、中間スイッチ付きケーブルを、図のように接続します。
4. Fader UnitをATOM LiteのGroveコネクタに接続しておきます。

プログラムの書き込み

GitHub Gistに公開しているプログラム (PlatformIOで作っていますが、Arduino IDEでも動くと思います])をATOM Liteに書き込みます。

使い方

フィーダーケーブルをZゲージ線路に接続して、ACアダプタを電源に接続し、中間スイッチをONにすると、Fader Unitが光ります。Fader Unitを動かすと出力電圧が変化して、車両の速度が変わります。 Fader Unitは中央にレバーが止まる位置があるので、そこを停止位置として、両側に動かすことで方向を変えながら列車の速度を制御できます。Fader UnitのLEDの輝度が速度に対応しています。

工夫した点

PWMで電圧を調整しているだけなので、サンプルプログラム程度のものですが、半田付け等をせずに簡単に光るパワーユニット的なものが作れました。もちろんM5Atomなので、プログラムで自動運転や、スマホとBluetooth/WiFi接続をしてコントロールする、といったことにも拡張可能ですね。電圧は公式のコントローラの出力電圧が10V程度のようですが、今回使ったZショーティ は1.5Vぐらいで十分速度が出てしまうので、フェーダーを最大にしたところで1.5Vになるようにしています。入力は12Vあるので、出力範囲を調整すればNゲージなども動かせるだろうと思います。

M5Stampが出ました。ESP32-Picoに無線アンテナとかGroveコネクタとかの必要最小限の追加回路を足したモノのようで、M5Atomよりもさらに小さいです。日本で発売されたのは、ピンヘッダ&ピンソケットとGroveコネクターがセットになったM5Stamp Mateだったので、早速ピンヘッダとGroveコネクタをはんだ付けして、OLED UNITをつなげて動作をみてみました。Groveコネクタをつける時には、買った時のままだとはまらないので、一度付属のL字金具を使ってプラスチックパーツを取り外し、Groveコネクタに干渉する部分を折り取る必要がありました。

シリアルポートから状態を見たりファームウェアの書き込みをするには、USB-シリアルアダプタが必要です。シリアルポートを見るだけなら普通のUSBシリアルボードだけで良いですが、この先ファームウェアの書き込みをすることも考えて、以前買っていたFLINT ESP32 Programmerを接続しています。

シリアルポートを見ると、UIFlowがすでに書き込まれているようです。M5BurnerではまだM5Stamp専用のファームウェアがメニューに出てこないようなので、とりあえず購入時に書き込まれているUIFlowのままで進めます。APIKEYがシリアルモニタに表示されるのでメモしておきます。

2021/8/25 追記: UIFlowがアップデートされて、M5Stampを選んだ場合には、API Keyを入れるのではなく、MACアドレスを入力するようになりました。 それにともない、最初に書き込まれていたファームウェアでは、接続できなくなってしまったようです。(UIFlowの設定で、本体の機種をM5Stamp以外の、例えばM5StickCにすると、初期ファームでもまだAPI Keyで接続できるようですが) M5Burnerで使えるようになっている、最新のUIFlow(PICO)を書き込んであげる と、購入時に貼ってあるシールに書いてあるMACアドレスで接続できることを確認しました。

まずWi-Fi接続の設定をします。M5StampがWi-Fiアクセスポイント(M5で始まるSSID)になっているので、そこに接続し、http://192.168.4.1/ にアクセスして、Wi-Fi設定画面を出します。

Wi-Fi設定がうまくいったことを確認して、

シリアルモニタに出力されているAPI KeyをUIFlowのWebインターフェースに入力すると、「接続済み」の状態になり、UIFlowが使えるようになりました。

OLEDに文字を表示するフローを作り、実行ボタンを押すと、M5Stampに接続されたOLED Unitに文字が表示されました。

M5Stamp用UIFlow 最新版のインストール

UIFlowは通常、マイコン側の機種別にファームウェアを書き込んで利用します。M5Stamp用とみられる UIFLOW(PICO)というバージョンが、M5Burner に出現していたので、書き込んでみました。

M5Burnerでは通常左側のメニューから対象機種を選びますが、なぜか現時点ではCOREのところに UIFLOW(PICO) があります。こちらをダウンロードして書き込みます。書き込むときに接続先WiFiのSSIDとパスワードも設定することができます。

このファームウェアを書き込むと、シリアルモニタ上は、MACアドレスがAPIKEYとして出力されているようです。これをUIFlow(Web)上でMACアドレスとして入力すると、無事接続することができました。

電池持ちがいい無線センサーとして、TWELite PALをよく使っていますが、無線がBluetoothなどではないので、センサの値をインターネット経由で観測するためには、何らかのゲートウェイが必要です。以前は小型のLinuxマシンであるNanoPi NeoにMONOSTICKをつなげて、PythonプログラムでTWELite PALからのシリアルメッセージを受け取るようにしていました。しかし、たまにPythonプログラムが強制終了していたりすると通知が来なくなるので、安定して通知が来るようにM5ATOM を使ったゲートウェイを作ってみました。

ハードウェア

M5ATOMとTWELiteの接続はシリアル通信で良いので、ブレッドボードでも実装できると思いますが、安定動作のために少しきれいにまとめたかったので、ATOM Hub プロトキットを使いました。このキットはM5ATOMを挿せるようになっていて、内部にユニバーサル基盤部分があるので、そこに独自の回路を作れます。今回は横着をして、TWELite DIP を丸ごとユニバーサル基盤の上に内蔵してしまいました。サイズがちょうど良いのです。

TWELite DIPのATOM Hub Protoへの組み込み

アンテナは、TWELite Starter Kitについてきた薄型アンテナを使いました。今回は開閉センサーPALを玄関のドアの開閉監視に使ってみましたが、玄関近くの部屋の中でも十分通信できているようです。
ピンヘッダ付きのTWELite DIPをユニバーサル基盤にそのまま差し込んで、数本足をハンダつけして固定しました。

配線

M5ATOMとTWELite DIPはシリアル通信をするので、電源とシリアルだけつないであげればOKです。TWELite DIPのピン配置表をみて、28番ピンのVCCはATOM Hub Protoの3V3に接続、1番ピンのGNDはATOM Hub ProtoのGNDに接続します。シリアル通信は、ATOM Hub Proto Kitの基盤上でアクセスしやすい、M5ATOMの21番ピンと25番ピンを使うことにしました。M5ATOMの21番ピンをM5ATOMから見たRX, 25番ピンをM5ATOMから見たTXに設定します。M5ATOMの21番ピンとTWELite DIPの10番ピン、M5ATOMの25番ピンとTWELite DIPの3番ピンをそれぞれつなぎます。

そして蓋を閉めれば、ハードウェアとしては完成です。M5ATOMとM5ATOM Liteどちらでも同じソフトウェアが機能します。

ソフトウェア

今回作ったゲートウェイで、TWELite PALのメッセージをインターネット上に送ることができるようになるので、開閉センサーPALの状態に変化があったら、LINE Nofity API でLINEグループなどに通知するようにします。

PlatformIOのArduinoで書かれたソースコード全体は、GitHubに、M5PAL として公開しています。
TWELiteとM5Stackの間の通信を簡単に書けるようにするMWM5 Libraryを使っています。

使用するときは、config.h.example ファイルを利用環境に合わせて変更して、config.h としてビルドしてください。開閉センサーPALの状態はLine Nofityに通知しますが、環境センサーPALのデータをAmbient にも送るようにしているので、WifiのSSID、パスフレーズ、Line Notifyのトークンのほか、AmbientのチャネルIDとライトキーも設定するようになっています。

config.h.example

const char* ssid = "Wifi ESSID";
const char* password = "Wifi Password";

unsigned int channelId = XXXXXXXX; // AmbientのチャネルID
const char* writeKey = "XXXXXXXXXXX"; // ライトキー

const char* token = "XXXXXXXXX"; // Line Notify トークン

M5PAL.cpp send()

本体のM5PAL.cppでは、send関数で指定されたメッセージをLINE Notifyに送っています。 最後にclient.stop();を呼び出していますが、最初はこれを省いていて、通知が数回に１回欠けるという症状に悩まされていました。やはり通信終了したらちゃんと接続は切らないといけませんね。

void send(String message) {
  if(WiFi.status() != WL_CONNECTED) wifiConnect();
  const char* host = LINEHOST;
  client.setInsecure();
  if (!client.connect(host, 443)) {
    Serial.println("Connection failed");
    if(++failcount == 1) M5.Power.reset();
    return;
  }
  Serial.println("Connected");
  String query = String("message=") + message;
  String request = String("") +
               "POST /api/notify HTTP/1.1\r\n" +
               "Host: " + host + "\r\n" +
               "Authorization: Bearer " + token + "\r\n" +
               "Content-Length: " + String(query.length()) +  "\r\n" + 
               "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n\r\n" +
                query + "\r\n";
  client.print(request);


  while (client.connected()) {
    String line = client.readStringUntil('\n');
    Serial.println(line);
    if (line == "\r") {
      break;
    }
  }
  String line = client.readStringUntil('\n');
  Serial.println(line);
  client.stop();
}

M5PAL.cpp setup()

setup関数では、TWELite DIPとの接続に用いるシリアル通信ポート(Serial1) を開き、RX, TXのピン番号を21番と25番に指定しています。

  void setup() {
  M5.begin(false);
  //M5.dis.clear();
  Serial1.setRxBufferSize(1024);
  Serial.begin(115200);
  Serial1.begin(115200,SERIAL_8N1, 21,25);
  Serial.println("\nStart");
  setenv("TZ","JST-9",1);
  wifiConnect();
  bool s;
  s = ambient.begin(channelId, writeKey, &aclient); 
  Serial.println(s);
}

M5PAL.cpp loop()

loop関数では、Serial1から読み取ったデータをMWM5のAsciiParserのインスタンスに渡して、MWM5ライブラリで解釈してもらっています。

void loop() {
  static char message[300], datetime[30];
  int ch;
  while (Serial1.available()) {
    ch = Serial1.read();
    parse_ascii << char_t(ch);

パーサがシリアルポートから送られてきた通信内容の解釈に成功していたら、通信内容からTwePacketクラスのオブジェクトを生成して、パケットの型によって処理を分岐させています。開閉センサーPAL(E_PAL_PCB::MAG) であり、開放を検出したのであれば、玄関ドアが開いたことを知らせるメッセージをLINE Notityに飛ばします。

    if (parse_ascii) {
      getLocalTime(&timeInfo);
      sprintf(datetime, "Time:%04d/%02d/%02d %02d:%02d:%02d",timeInfo.tm_year+1900, timeInfo.tm_mon+1, timeInfo.tm_mday, timeInfo.tm_hour,timeInfo.tm_min,timeInfo.tm_sec);
      Serial.println(datetime);
      auto&& pkt = newTwePacket(parse_ascii.get_payload());
      E_PKT pkt_typ = identify_packet_type(pkt);
      if (pkt_typ == E_PKT::PKT_PAL) {
        auto&& pal = refTwePacketPal(pkt);
        if (pal.u8palpcb == E_PAL_PCB::MAG) {
          Serial.println("MAG");
          PalMag obj = pal.get_PalMag();
          char *status;
          switch(obj.u8MagStat) {
            case 0:
              status = "Open";
              sprintf(message,"Door open, %s\n", datetime );
              send(message);
              break;
            default:
              status = "Close";
          }
          sprintf(message, "Magnet PAL notify: %s, BAT %d", status, obj.u16Volt);
          Serial.println(message);

同様に、環境センサーPAL(E_PAL_PCB::AMB) であったらAmbientにデータを送り、動作センサーPAL(E_PAL_PCB::MOT)であったら玄関先のミルク受け箱の操作と解釈して、Line Notifyにその旨のメッセージを送っています。

結果

開閉センサーPALが開いたことを検知したり、動作センサーPALが大きな動きを検知したら、LINE Notifyから通知が来るようになりました。

家のドアにつけている開閉センサーは、最近TWELite PALを使っています。CR2032電池をつけて、電池交換なしで1年近く動作する省電力なところが気に入っています。
データの受信にはMONOSTICKをつけたNanoPi Neoを使って、LINEに通知をさせたりしていますが、直接の表示装置を持たないので、デバッグは少々面倒です。
TWELite DIPとM5Stackをシリアル接続させた状態で使えるライブラリがあることは知っていましたが、ブレッドボード上に配線するだけでもちょっと億劫だったのでまだ試していませんでした。
今回、TWELite Stageボードが発売になったので購入して試してみました。

接続

TWELite DIP を TWELite Stageボードに装着して、電池ボックスがついているボードと入れ替えに M5Stack Basicを接続します。M5Stackの右側についているピンソケットにちょうどはまり、通常のBottomをつけているM5Stackの場合はピンの高さもちょうど合うように基盤にスペーサーがついています。

M5StackにはTWELite Stage Appを書き込みます。書き込みスクリプトも付属しているので、簡単に書き込むことができました。
TWELite StageボードにはPS/2キーボードコネクタがついているので、PS/2のキーボードをつなげると、TWELite Stage Appから使うことができます。こうすると、ファームのコンパイルこそできませんが、PCやMac上のTWELite Stage Appとほぼ同じ使い方で、TWELite PAL のデータを読んだり、インタラクティブモードで親機となるTWELite DIPの設定を変更したりすることができます。

TWELite PALからのデータの表示

TWELite PALから発信されているデータを読み取るには、親機となるTWELite DIPにあらかじめ親機アプリ(App_Wings)を書き込んでおく必要があります。この作業はPCやMac上のTWELite Stage Appから実行すると簡単ですね。
その上で、親機が使う「アプリケーションID」「周波数チャンネル」を「PALアプリ」が使っているものと同じに設定する必要があるようです。PALアプリのデフォルトではアプリケーションIDが0x67726305, 周波数チャネルが 15のようなので、M5Stack上のTWELite Stage Appから「インタラクティブモード」に入って、TWELite DIPのアプリケーションIDと周波数チャンネルを変更しました。

あとは、TWELite Stage Appのメニューから「ビューア」⇨「PALビューア」を選ぶと、周囲にあるTWELite PALの発しているデータが随時表示されます。上の写真では、環境PALが発している情報が表示されています。M5Stack上でも日本語でしっかり表示されるのは嬉しいですね。

TWELite CUEのデータの表示

次に、最近発売されたTWELite CUEでも、同じようにM5Stack+TWELite Stage Board+TWElite DIPでデータが読めるか、試してみました。

TWELite Stageボードの接続は同様に行いますが、TWELite CUEはPALとは違って、「超簡単！標準アプリ (App_Twelite)」が書き込まれているようで、デフォルトのアプリケーションIDと周波数チャネルが違うようなので、インタラクティブモードで、アプリケーションID 0x67720102, 周波数チャネル 18に変更しました。そして、M5Stack上のTWElite Stage Appを最新版に更新すると、「ビューア」メニューに「CUEビューア」が追加されています。これを使うと、TWELite Cueから発信されている情報を問題なく表示させることができました。

TWELiteシリーズはとにかく電池が長持ちするので、電源が確保できないところにセンサーを置くときは大変便利です。今までは、実際に来ているデータを確認するにはMONOSTICKを接続したPCを使い、テキストで来る情報を解読していましたが、M5StackとTWELite Stageボードを使うとだいぶ楽になりますね。また、M5StackをゲートウェイとしてTWELite PALやTWELite CUEからの情報をインターネット上に送るようなことも簡単にできるようになりそうです。

M5Atom Lite とPIRセンサユニット を使って、SwitchBot を動かして照明を人感センサー付きにする、という記事 を最近掲載したばかりですが、実は人感センサーを付けたかったリビングには他にも１つ、赤外線リモコンで操作する照明があって、そちらも同時に人感センサーで制御したいなと思いました。そちらの照明はすでに、SwitchBotハブプラス でAlexa対応しており、SwitchBotもAlexaから制御できるので、このさいM5AtomをAlexaに対応したモーションセンサーにしてしまえば、Alexaの定型アクション 機能を使って、複数の照明を同時に制御できそうです。検索していたら、Sinric Pro という、Raspberry PiやESP32などをAlexaのスマートホームスキルに対応したセンサーやスイッチとして動作させるためのサービスがあったので、そちらを使ってM5Atom + PIRセンサーユニットをAlexaのスマートホームスキルで使えるモーションセンサーにしてみました。

作り方

Sinric Proでは、現在のところ5デバイスまでは無料で使えるようです。アカウントを作って、ダッシュボードでデバイスを追加します。追加するときにデバイスタイプを聞かれるので、Motion Sensorを選択しておきます。デバイスIDが発行されるので、それを後ほどArduinoスケッチの中に記載します。

また、アカウントの識別のためのApp Key, App Secretも取得しておき、後ほどスケッチの中に書きます。

あとは、ESP32ベースのデバイスとPIRセンサーを用意すれば、そのデバイスをAlexaのスマートホームスキルのモーションセンサーとして認識されることができます。

スケッチ

いつもどおりGistに置いています。
スケッチはM5Atomのライブラリのほか、Sinric Proのライブラリもインクルードします。これは通常のArduinoのライブラリからインストールできます。
今回はWiFi接続が必要なので、SSIDとパスフレーズをスケッチ中に記載しています。先ほど取得したAPP_KEY, APP_SECRET, それにデバイスID(MOTIONSENSOR_ID) もスケッチ冒頭で記載します。

このスケッチをM5Atomに書き込んだら、あとは電源をつなげるだけで動作しはじめます。前回の工作と同じように、動きを検知しているときはLEDを緑で点灯するようにして、検知していない時は紫にしています。

Alexaへの登録

Alexaのモーションセンサーとして使うには、Sinric ProのAlexaスキル をAlexaで有効にする必要があります。スマートフォンのAlexaアプリなどでこのスキルを有効にしてから、デバイスを検索すると、モーションセンサーが見つかるはずです。あとは、定型スキルのトリガーなどに活用することができます。

感想

今回はBLEなどは使わないので、スケッチもシンプルに書けて、バグに悩まされることもなく一発で期待通りの動作をしました。Sinric Proはよくできていて、ほぼコールバック関数を書くだけでデバイスをAlexa対応にでき、継続して利用していくことができるので、これからもっと使いたいと思います。

最近では、多くの家庭の電力メーターがスマートメーターに交換されており、Wi-SUNという長距離通信方式によって電力使用料が遠隔報告されているそうです。この使用料は、対応する通信装置さえあれば、自分でデータとして受信することができます。
きっと何かに役立つでしょ！？ さんが
BOOTHで販売されている、M5StickC 用Wi-SUN Hatに、ROHM 無線通信モジュール BP35A1 をつけることで、この電力使用料をM5StickCで受信することができます。受信したデータはAmbientなどにインターネット経由で送信してグラフにしたりできますが、M5StickCではESPNowという、Espressif社のチップ同士で可能な簡単な通信が使えますから、これを使えば、家庭内だけで複数の機械に電力使用量のデータを配信することができます。

そこで、最近Shigezoneさんで購入した、小型でピンク色の珍しいLED7セグメント表示器をのせたシールドに、ESP-WROOM-32をArduino互換の基板にのせたボードをつけて、ESPNowを使って使用電力量を受信して表示してみました。

スケッチ

ESP-WROOM-32のスケッチは、GitHub Gistにおきました。動かすときは、ESPNowの制限で、送信元(この場合はM5StickC)が作っているWi-Fiアクセスポイントが使っているWi-Fiチャンネルと同じチャンネルを9行目のCHANNEL に設定する必要があります。また、7セグシールドを制御するGPIO番号は、11-13行目で指定していますが、使うボードに合わせて変更する必要があると思います。

感想など

ESPNowでは250バイトまでの任意のデータを送受信できますが、 M5StickC側で走らせているプログラム でMicroPythonプログラムから文字列として送信しているデータをArduinoのESPNowライブラリで受信すると、なぜか先頭10バイトに謎のデータがくっついており、11バイト目から本来のデータが入っていたので、それがわかるまでに少し苦労をしました。M5Stack UIFlowのMicroPythonのespnowライブラリ側で何かしているのだろうと思いますが、今のところそのソースを見つけられていないので、原因はわかっていません。

ESPNowは、送信元に送信先を登録しなくてもいいブロードキャスト通信で、とても手軽に使えました。ピンク7セグはやはり色が珍しく、視認しやすいので表示装置としては見栄えがいいですね。

最近SwitchBot が安く買えることが多いので、いつのまにか3つに増えていました。照明のスイッチにつけているので、人感センサーをつけて、5分動きがなかったら消灯、のような使い方が代表的かと思います。３つのうち１つはHueモーションセンサーからAlexa経由で、もう１つはモーションセンサー をつけたEcho FlexからAlexa経由で操作させ、人感センサーと連動させています。３つ目もモーションセンサーをつけたかったのですが、ちょうどM5Atom が届いたので、これとPIRセンサユニット を接続して、BLE経由でSwitchBotを操作することで、モーションセンサーと照明スイッチを連動させてみました。

接続

M5AtomとPIRユニットを接続するだけです。写真ではATOM Matrixを使っていますが、ATOM Lite を使っても、そのままのソースコードで動作しています。

仮止め状態なのできたないですが、ATOM LiteとPIRセンサーを電源につないで、SwitchBot(写真上の黒いタイプ) の近くに設置します。SwitchBotには１台ごとにBluetooth MAC アドレスがふられており、スマートフォンのSwitchBotアプリから確認できるので、あらかじめ控えておきます。

スケッチ

M5StackからBLEを使ってSwitchBotを制御した記事 がFusic Tech Blogさんで公開されており、Arduinoで書かれた制御プログラムのソースコードも掲載されていたので、参考にさせていただき、制御用スケッチ を作成しました。GitHub Gistに置いています。
ソースコード7行目で、制御対象のSwitchBotのBluetooth MACアドレスをSWITCHBOT_MACとしてハードコーディングしているので、ここにはあらかじめ控えておいたMACアドレスを入れてください。複数のSwitchBotがある場合、ここできちんと指定しないと、遠いもののAdvertising を拾ってしまうことがあるようで、うまく動作しませんでした。
SwitchBotを押すまでのモーション未検出時間は121行目 で指定しています。ループごとにdelay(500);を挟んでおり、その繰り返し回数だけで測っているので、正確ではないです。
SwitchBotへの接続エラーやコマンド送信エラーがあると、ATOMのLEDは赤く光ります。モーションを検出しているとグリーンです。モーションが検出されていないが、未検出時間まで達していない場合は紫にしています。SwitchBotを押すことに成功するとLEDは消灯します。ATOMにはプッシュボタンもありますから、一度SwitchBotへの接続が成功している場合、プッシュボタンを押すとすぐにSwitchBotにコマンドを送ります。

設置

いつまでも養生テープで止めておくわけにもいかないので、M5Atomのレゴマウンタを作ってみたで公開されているSTLファイルから、M5Atomが収納できるケースを3Dプリントして、Nimuno Loopsを使って壁に取り付けました。

感想

Arduinoから使うESP32のBLEスタックは重いという評判があったので、ATOMでちゃんと動くかどうか不安でしたが、一応問題なく動いているようです。シリアルモニタも併用できます。複数のSwitchBotはそれなりに離れているので、最初はSwitchBotのBluetooth MACアドレスを確認せずに、service UUIDが合致していれば接続としていましたが、どうも不安定でした。ちゃんとMACアドレスを確認して接続対象とするようにしたところ一気に改善しました。ATOMはバッテリーが内蔵されていないので、常時つけておきたいこういう用途にはちょうどいいですね。できれば3Dプリンターでちゃんとしたケースを作りたいと思います。

こどもの夏休み自由工作、今年は何かプログラミングをやらせようと思い、カムプログラムロボット工作キットを考えていましたが、最近になってこれをベースとしたと思われる新製品マイコンロボット工作セットが出たので、そっちでやらせてみました。

左側が子供が作ったマイコンロボット工作キット、右側が一緒になって自分で作った、カムプログラム工作キットをベースにちょっと改造したものです。よく見るとギアボックスから上が前後逆についているという違いがありますが、基本的には多くの部分が共通です。カムプログラムロボット工作キットも、そのままでも物理的なカムを読むことでその指示に従った動作をするというプログラミングができますが、マイコンボードを装着することを想定したと思われる広いスペースが中央部にあいていて、マイコン制御に改造することが簡単にできます。micro:bit を用いた例がこちら で紹介されていますね。今回はGR-CITRUS+SAMBOU-KANを使ってみました。距離センサー GP2Y0A21YKもつけています。ルアリダワークスさんで取り付けパーツと一緒に購入しました。

マイコンロボット工作キットのほうは、micro:bitが付属していて、ギアボックスをつくるところが少し大変ですが、小学生でも十分に組み立てることができます。付属しているもの以外にmicro:bitを持っていれば、通信させて片方をリモコンとして使うこともできます。はじめから超音波距離センサーもついていますね。こちらはmicro:bitなので、開発もMakeCodeで、Scratchで行います。ハードの完成が夏休み最終日になってしまったので、ソフトウェアは単に正六角形の形を走らせるだけになってしまって、せっかくの距離センサが活かせていませんが、今後改造していってくれるといいなと思っています。

自分のGR-CITRUS版もようやく動くところまでいったところで、まだソフトウェアまで手が回っていません。基本はmRubyを使って開発でき、GitHubにある最新のファームウェアを使うと、USBケーブルがつながっているときは対話モードになり、つながっていないときはmain.rbを実行するモードになるので、開発はだいぶ楽にできそうです。VS codeで動く拡張機能のrubicは現時点では最新のVS Codeで動かないようですが、Chrome App版は現在でも問題なく動きました。

両機とも、これからソフトウェアを充実させていきたいと思います。