mbed USBDevice ライブラリの中に USB CDC で動く USBSerial クラスが実装されている。これを Web USB から扱ってみる。これができるとブラウザ上から直接デバイスの設定などを行えるので便利になる。

LPC11U35 でも動かすことができる。

mbed USBSerial の構成

以下のような interface になっている。

CDC class (interface count = 2)
interface 0  (endpoint count = 1)
  CDC Header Functional Descriptor
  Call Management Functional Descriptor
  Abstract Control Management Functional Descriptor
  Union Functional Descriptor
  Endpoint Descriptor
    INTERRUPT IN (interval = 16)
interface 1 (endpoint count = 2)
  Endpoint Descriptor
    BULK IN (endpoint num = 2)
  Endpoint Descriptor
    BULK OUT  (endpoint num = 2)

mbed側の実装

シリアル通信まわりだけだと以下のようになる

#include "mbed.h"
#include "CircBuffer.h"
#include "stdint.h"
#include "USBCDC.h"

class MyUSBSerial: public USBCDC {
	private:
		Callback<void()> rx;
		CircBuffer<uint8_t,128> buf;

	public:
		MyUSBSerial(uint16_t vendor_id = 0x1f00, uint16_t product_id = 0x2012, uint16_t product_release = 0x0001, bool connect_blocking = true):
			USBCDC(vendor_id, product_id, product_release, connect_blocking){
			};

		bool writeBlock(void* b, uint16_t size) {
			uint8_t* buf = reinterpret_cast<uint8_t*>(b);
			if (!send(buf, size)) {
				return false;
			}
			return true;
		}

		uint8_t available() {
			return buf.available();
		}

		void read(uint16_t len, uint8_t out[]) {
			while (available() < len);
			for (uint16_t i = 0; i < len; i++) {
				buf.dequeue(&out[i]);
			}
		}

		uint8_t read() {
			uint8_t c = 0;
			while (available() < 1);
			buf.dequeue(&c);
			return c;
		}

		bool connected() const {
			return terminal_connected;
		}


	protected:
		virtual bool EPBULK_OUT_callback() {
			uint8_t c[MAX_PACKET_SIZE_EPBULK+1];
			uint32_t size = 0;

			//we read the packet received and put it on the circular buffer
			readEP(c, &size);
			for (uint32_t i = 0; i < size; i++) {
				buf.queue(c[i]);
			}

			//call a potential handlenr
			if (rx)
				rx.call();

			return true;
		}

		virtual void lineCodingChanged(int baud, int bits, int parity, int stop){
			// nothing to do
		}
};

MyUSBSerial usbserial(0xf055, 0xf001);

int main(void) {
    while (1) ;
}

Web USB からの接続

こちらもシリアル通信にあたる部分だけ。

  • interface index = 1
  • endpoint index = 2

を指定して transferIn/transferOut をすれば良い。DTR などを設定するために controlTransferOut も使うが、ただデバイスとやりとりするだけなら特に必要はない。

以下のような感じ。

const CDC_SET_LINE_CODING        = 0x20;
const CDC_GET_LINE_CODING        = 0x21;
const CDC_SET_CONTROL_LINE_STATE = 0x22;
const CLS_DTR  = (1 << 0);
const CLS_RTS  = (1 << 1);
const INTERFACE_INDEX = 1;
const ENDPOINT_INDEX = 2;

class USBCDC {
	constructor() {
		this.onread = () => {};
	}

	async connect(filters) {
		this.device = await navigator.usb.requestDevice({
			filters: filters || [
				{ 'vendorId': 0xf055, 'productId': 0xf001 }
			]
		});
		console.log(this.device);

		const read = async () => {
			const result = await this.device.transferIn(ENDPOINT_INDEX, 64);
			this.onread(result.data.buffer, result);

			if (result.status === 'stall') {
				console.warn('Endpoint stalled. Clearing.');
				await this.device.clearHalt(1);
			}
			read();
		};

		const configuration = await this.device.open();
		if (this.device.configuration === null) {
			await this.device.selectConfiguration(1);
		}

		await this.device.claimInterface(INTERFACE_INDEX);
		await this.device.controlTransferOut({
			'requestType': 'class',
			'recipient': 'interface',
			'request': CDC_SET_CONTROL_LINE_STATE,
			'value': CLS_DTR,
			'index': INTERFACE_INDEX
		});
		read();
	}

	async write(data) {
		if (typeof data === "string") {
			// string to utf-8 arraybuffer
			const arraybuffer = await new Promise( (resolve, reject) => {
				const reader = new FileReader();
				reader.onloadend = function () {
					resolve(reader.result);
				};
				reader.readAsArrayBuffer(new Blob([data]));
			});
			console.log('write ab', arraybuffer);
			await this.device.transferOut(ENDPOINT_INDEX, arraybuffer);
		} else {
			console.log('write rr', data);
			await this.device.transferOut(ENDPOINT_INDEX, data);
		}
	}

	async close() {
		await this.device.controlTransferOut({
			'requestType': 'class',
			'recipient': 'interface',
			'request': CDC_SET_CONTROL_LINE_STATE,
			'value': 0x00, // reset DTR
			'index': INTERFACE_INDEX
		});
		await this.device.close();
	}
}

const usbcdc = new USBCDC();
btnConnect.onclick = async () => {
	usbcdc.onread = (buffer, result) => {
		console.log(result);
		console.log(String.fromCharCode.apply("", new Uint8Array(buffer)));
	};
	usbcdc.connect();
};
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  3. mbed USBSerial を WebUSB から扱うには


だいぶ前に買ったのを放置してたので動かした。なぜかSDカードコネクタとかついてる。最初は 5V インターフェイスでレギュレータを使うようになっているが、ジャンパで 3.3V にすることができる。

「Adafruit_ST7735」という名前のライブラリがいくらか公開されているので、それを参考にちょっと書きかえた。ST7735 シリーズは細かい違いがたくさんあるようでなかなか難しい。

このライブラリは setRotation するときに MADCTL を発行するが、RGB と BGR の選択もコマンドで設定を行うため、setRotation をすると色が反転するみたいなことが起きて困った。

基本的には setAddrWindow して更新範囲を指定して pushColor して更新する。

	tft.setAddrWindow(offsetx, offsety, offsetx + width - 1, offsety + height - 1);
	for (int y = 0; y < height; y++) {
		for (int x = 0; x < width; x++) {
			usbserial.read(2, buf);
			uint16_t c = (buf[0] << 8) | buf[1];
			tft.pushColor(c);
		}
	}
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  3. ST7735S 使用の 128x160 TFT SPI 液晶

Rock64 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-12382/ というのを買ってみた。

とりあえず minimal Ubuntu をいれた。

ssh は最初から有効。rock64:rock64 で入れる。

CPU温度などを連続でみる

sudo /usr/local/sbin/rock64_diagnostics.sh -m

便利ツールが最初からある。

そこそこ大きめのヒートシンクをつけてもCPUにフルロードかけると78℃近くまでいく。たぶんヒートシンク必須。だけどCPUクロックに制限かかるまではいかない。というかクロック制限はあるのだろうか?

ちなみにアイドル時にはクロックダウンする。

IR Reciever

GPIO2_A2/IR_RX/POWERSTATE2_u M21 に IR Receiver が繋っているが使いかたがよくわからない。RK3328 自体で NEC フォーマットの IR コマンドをサポートしているみたいだが Linux から利用するドライバがよくわからない。

まぁ GPIO 機能もあるので、こっちで読み出しをしてみることにしてみた。


GPIO2_A2 (2_A2 の部分を変換して pin 番号を求める) は 2 * 32 + ("A".charCodeAt(0)-65) * 8 + 2 = 66

root@rock64:/home/rock64# echo 66 > /sys/class/gpio/export

試しに IRKit に使えるフォーマットで受信データを表示するようにしてみた。IRKit は 2MHz sample のカウント数で表示されるので変換している。

//#!/usr/bin/env go run
package main

import (
	"fmt"
	"time"

	"github.com/brian-armstrong/gpio"
)

type Event struct {
	th int64
	tl int64
}

func main() {
	watcher := gpio.NewWatcher()
	watcher.AddPin(66)
	defer watcher.Close()

	events := make(chan *Event)

	go func() {
		prev := time.Now()
		var th int64 = 0
		var tl int64 = 0
		for {
			now := time.Now()
			delta := now.Sub(prev).Nanoseconds()
			prev = now
			_, value := watcher.Watch()
			switch value {
			case 1:
				tl = delta
				events <- &Event{th, tl}
			case 0:
				th = delta
			default:
			}
		}
	}()

	for {
		e := <-events
		fmt.Printf("%d %d\n", e.th/5.0e2, e.tl/5.0e2)
	}
}

IR 受信にはsys/gpio だと速度がちょっと足りないですね。

ref

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  3. Rock64 を買って golang で赤外線受信を試してみた

さくらのVPSはIPv4/IPv6デュアルスタックで、双方ともにグローバルアドレスがついているため、IPv4 しかない環境から IPv6 アドレスがついたホストへ SSH する際の踏み台に使うことができる。

  • ProxyCommand でホスト名をクオートすること
    • IPv6 のブラケットがシェルで解釈されないように
Host raspberrypi
User pi
Hostname 2001:db8::40c0
ProxyCommand ssh user@vpshost -W '[%h]:%p'

自宅のIPv6環境でアクセスする場合は、ルーターなどのファイアーウォールの設定が必要。家庭用ルーターはIPv6でも無防備にならないように、デフォルトでほとんどのインカミングパケットを破棄するので、特定ホスト・ポートへのアクセスを許可する設定が別途必要となる。

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  3. さくらのVPSを踏み台にして IPv6 アドレスがついているホストへ ssh

まず BME280 と BMP280 というよく似たやつがあるので注意…。 BMP は気圧と気温しか測れない。

初期設定

リセット直後の BME280 は圧力・温度・湿度すべての測定がスキップかつスリープモードになっているので、まず測定開始するように設定する必要がある。いくつかモードがあるが、とりあえず NORMAL モードにして定期的に値を更新するようにしとけば良い。

なお用途に応じて最適と思われる設定がデータシートで示されているので、それに従えば良い。

FORCED モード (ワンショットモード) で測定する場合、9. Appendix B: Measurement time and current calculation を参照して tmeasure を求める必要がある。FORCED モードは MODE に書きこむと測定が始まり、終わると SLEEP モードになるという挙動をする。

Raspberry Piで動作確認する場合

ググるとほかにも実装が出てくるが、まずはリファレンス実装で試すのが筋。

https://github.com/BoschSensortec/BME280_driver

メーカーがリファレンス実装をつくってる。

$ git clone git@github.com:BoschSensortec/BME280_driver.git
$ cd BME280_driver
$ gcc -DBME280_FLOAT_ENABLE -I. -o foo examples/linux_userspace.c bme280.c
$ ./foo /dev/i2c-1 
Temperature, Pressure, Humidity
temp 31.10, p 100605.10, hum 48.97
temp 31.10, p 100605.08, hum 49.01
temp 31.11, p 100605.11, hum 48.97
temp 31.12, p 100605.34, hum 48.98
temp 31.13, p 100605.46, hum 49.02

Rubyでの実装

https://github.com/cho45/ruby-i2c-devices/blob/master/lib/i2c/device/bme280.rb

に書いた。calibration データの扱いに地味にハマってなかなかうまくいかなかった。

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  3. 気圧・温度・湿度 I2C センサー BME280