ラズパイマガジンの「パイ専ボード」を見て考えた
ラズパイマガジンが雑誌連動企画で「パイ専ボード」（ESP32を搭載したRaspiのドータ・ボード）を販売するようです。
ラズパイマガジン ＜お得な＞Raspberry Pi販売サイト
しかし、『ESP32とRaspberry pi3との組み合わせ』っていうのは、どうもしっくりしません。
PIc-coloにESP-WROOM-02の搭載を決めた時も悩みました。IoTデバイスとしてESP8266を単独で活用する事例もあるのに、敢えてPICと組み合わせる意味はあるのだろうか？
Pic-coloは『新しいPICの開発環境を提供すること』が最大のテーマですから、PIC無しという選択は考えられません。ESP-WROOM-02の搭載は、PICにWifi機能を追加する最も手頃な手段です。
しかし、PIC16F1788とESP-WROOM-02が組み合わされていることに技術的な合理性が見いだせないと・・・
『温度や気圧を測ってパソコン画面に表示してみました』ではPic-colo＋ESP-WROOM-02の実用アプリケーションとは呼べません。
やっぱり、PICのリアルタイム制御機能を生かした倒立ロボットでしょうか？
ハードル高いなぁ～（<==実はPIC24を使って一度失敗している）
Pic-coloアプリケーションの候補ができた
Pic-coloはPICを使った実用アプリの開発環境として提案していく予定です。
となると、PICの機能を紹介するサンプル・プログラムだけでは不十分で、実用アプリの開発例を提示しなければなりません。
実用アプリの候補はいくつかあります。しかし、どれも地味というか・・・華がないというか・・・
そんな中で何とか実現したいと考えているのが『Pic-colo Theremin』です。
手の動きで音を操作する装置（楽器）で、DACの分解能が課題です。
『８bitDACのVref+とVref-に5bitDACの出力を加え、二つの５bitDACの出力差を256分割して12（13）bitDACを構成する』という方式を考えていて、その実現可能性を早急に確かめる必要があります。
MCCを使ってペリフェラルをサクサク設定して、DAC1、DAC2、DAC4の設定を変えながらAD変換した結果を画面表示する・・・Pic-coloなら簡単に実現できます。
早速、回路を組んでみたのですが、どうも５bitDACの出力がおかしいのです。５bitDACのPositive ReferenceにFVR_buf2を設定したのですが・・・
（MCCで Positive ReferenceにFVR_buf2を設定した）
マニュアルを調べると、Positive Source Selectは１bitで、VccまたはVref+のいずれかを指定することになっていました。orz
（5bitDACのPositive ReferenceにFVRは選べない）
Verf+には５bitDACの出力を接続しなければならないので、５bitDACのPositive Referenceとしては使えません。Vddを選択して５bitDACから０V～3.3Vの出力が得られるようになりました。(<==電源ノイズの影響が気になる）
実際、Raspiの3.3V電源だと12bitADCの計測値はばらつきます。しかし、平均化処理を施した結果を見ると、12bitbit分解能のDACとして動作していることが確認されました。
パチパチパチ～
この12bitDACが音源として使えるかどうか（？）まだ分かりませんが、『Pic-colo Theremin』の実現に向けて一歩前に進みました。
FT231XSを使ったUSBシリアル変換が動いた
１週間前に届いたPic-colo基板の組み立てを先延ばししてきました。
先ずは・・・
（１）ESP-WROOM-02をWifiのアクセス・ポイントに接続する。
==>O.K.
（２）MQTTでESP-WROOM-02からPC上のmosquittoにPubSubする。
==>O.K.
（３）PC上のJAVAプログラムからmosquittoにPubSubする。
==>O.K.
（４）FT231XSをSSOP変換基板に半田付けして動作確認する。
==>N.G. orz
実は、10月始めに FT231XSの試作で失敗しています。「0.65mmピッチなら半田付けできる（実績あり）」と気楽にやったらブリッジしまくり・・・
何とか半田付けをやり終えてPCに接続したのですが、USBデバイスとして認識されませんでした。
今回は十分注意して慎重に半田付けして、仕上がりもしっかり確認・・・したのに矢張り駄目です。３回試作して同じ結果なのですから、これ以上同じことを繰り返しても無駄だと思われます。
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部品の使い方に誤りは無いのか？
配線に誤りは無いのか？
SSOPの半田付けはちゃんと出来ているのか？
熱を加え過ぎて部品を壊していないか？<==１０月の試作はこれを疑った
USBポートの給電容量は足りているのか？<==別電源も試してみた
etc.
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FT231XSは初めて使う部品なので、（あれこれ、あれこれ）悩みは尽きません。
困ったときのWeb頼み。
しかし、”FT231XS 接続できない"で検索をかけても、『適切なデバイス・ドライバーをインストールする方法』しかヒットしません。
万事休す・・・FT231XS無しで基板を組み立てる（USBシリアル変換ケーブルを使う）ことを、真剣に考え始めました。
と、一つだけ『デバイス記述子が見つからない』という不具合がUSBケーブルを交換したら直った、という報告を見つけました。
これまで、手元にはそれ一つしか無いUSBケーブルを使ってテストしていました。
『藁をも掴む』心境で秋月電子にUSBケーブルを発注したのが昨日です。
で、今朝届いたUSBケーブルを使って、早速試作基板をPCに接続してみると・・・
ビンゴ～
試作した基板３枚ともCOMポートとして認識されました。
パチパチパチ～
これまでテストに使っていたUSBケーブルは丸めてゴミ箱に捨てました。
やれやれ。
これで要素試作は全て終わりました。
いよいよ、Pic-colo基板の組み立てに取り掛かります。
Pic-coloの開発は悩ましい
Pic-coloは、PICkit3を使った従来のPICプログラム開発環境とは異なる、新しいプログラム開発環境を提供しようとしています。<==構えはでかい（^_^;）
『これくらい出来なければ使い物にならない』という最低レベルの基準を満たすべく開発を続けてきました。
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＜第一段階＞
全ての変数をバイト配列で表示した。
（Baseタイプの変数はこれでも良いが配列は扱いづらい）
＜第二段階＞
配列は要素サイズに応じてバイト区切りを変えた。
（Baseタイプの配列はこれでも良いが構造体は扱いづらい）
＜第三段階＞
構造体はメンバーのサイズに応じてバイト区切りを変えた。
（ポインタ・タイプは参照先の値が知りたい）
＜第四段階＞
ポインタの参照先を別変数として表示した。
構造体メンバーを別変数として表示した。
今ここ。（<==ただしデバッグ中）
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共用体はまだ扱えませんが、次に取り組む予定です。
背景はユーザの好みに合わせて変えられるようにしました。 ￥(＾_＾）
上の図は、Baseタイプ変数の他、構造体配列の要素（TEST_STRUCT構造体）のメンバーであるunsigned-char変数cとunsigned-int変数iの表示例です。
（配列の任意の要素を表示する機能が要るなぁ～ ）<==今は先頭要素しか扱えない
ポインタへのポインタとか、構造体へのポインタとか、処理の階層化が適切に出来ていいれば、問題なく扱える筈ですが・・・確かめてみなと何ともいえません。
この作業をどこまで続けるか？（<==改善作業は、多分ず～っと続きます）
どこで仕様を一旦Fixしてリリースするか？（<==最低レベルの基準を満たしているか？）
悩ましい課題です。
JAVAでMQTTを試してみた
esp8266_MQTTで冷や汗をかきました。でも、なんとかクリア出来たので最後の関門『JAVAからMQTT接続』を試すことにしました。
参考にしたのはこちら(↓)の二つです。
JavaでMQTT入門 ローカル環境でPubSubの動作を検証してみる - Qiita
JAVAのソース・コードはこちら（↓）を使いました。
リンク==> gist.github.com
必要なorg.eclipse.paho.client.mqttv3ライブラリはこちら（↓）から持ってきました。
ソース・コードには、以下の修正（２カ所）が必要でした。
@Override
public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
// throw new UnsupportedOperationException("Not supported yet."); //To change body of generated methods, choose Tools | Templates.
System.out.println("-------------------------------------------------");
System.out.println("| Topic:" + topic);
System.out.println("| Message: " + new String(message.getPayload()));
System.out.println("-------------------------------------------------");
}
// @Override
// public void messageArrived(MqttTopic topic, MqttMessage message) throws Exception {
// System.out.println("-------------------------------------------------");
// System.out.println("| Topic:" + topic.getName());
// System.out.println("| Message: " + new String(message.getPayload()));
// System.out.println("-------------------------------------------------");
// }
@Override
public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
try {
// throw new UnsupportedOperationException("Not supported yet.");
System.out.println("Pub complete" + new String(token.getMessage().getPayload()));
//To change body of generated methods, choose Tools | Templates.
} catch (MqttException ex) {
Logger.getLogger(MQTT_Client2.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
}
// @Override
// public void deliveryComplete(MqttDeliveryToken token) {
// //System.out.println("Pub complete" + new String(token.getMessage().getPayload()));
// }
環境に合わせて以下のように指定しました。
static final String BROKER_URL = "tcp://localhost:1883";
static final String M2MIO_DOMAIN = "1ST CATEGORY";
static final String M2MIO_STUFF = "2ND CATEGORY";
static final String M2MIO_THING = "ID";
static final String M2MIO_USERNAME = "username";
static final String M2MIO_PASSWORD_MD5 = "password";
この設定に従って以下のようにtopicが設定されます。
String myTopic = M2MIO_DOMAIN + "/" + M2MIO_STUFF + "/" + M2MIO_THING;
サンプル・プログラムをNetbeansで走らせるとこんな出力になりました。
Connected to tcp://localhost:1883
Pub complete{"pubmsg":1}
-------------------------------------------------
| Topic:1ST CATEGORY/2ND CATEGORY/ID
| Message: {"pubmsg":1}
-------------------------------------------------
Pub complete{"pubmsg":2}
-------------------------------------------------
| Topic:1ST CATEGORY/2ND CATEGORY/ID
| Message: {"pubmsg":2}
-------------------------------------------------
Pub complete{"pubmsg":3}
-------------------------------------------------
| Topic:1ST CATEGORY/2ND CATEGORY/ID
| Message: {"pubmsg":3}
-------------------------------------------------
Pub complete{"pubmsg":4}
-------------------------------------------------
| Topic:1ST CATEGORY/2ND CATEGORY/ID
| Message: {"pubmsg":4}
-------------------------------------------------
publishとsubscribeのtopicを変え、google cromeのMQTT LENSアプリを使ってRetain設定による動作の違いも確かめることが出来ました。
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実は、昨日走らせたときはpublishする度にdisconnectしていました。
（最初はそういう仕様なのだと思った）
何故、今日は動作が違うのか？原因は不明です。
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色々トラブルも有りましたが、ESP-WROOM-02を介してPic-coloコンソールとPic-coloデバッガを接続するための準備は何とか整ったようです。
次は、これ（↓）の半田付けだ！
ESP-WROOM-02のMQTT接続で嵌まった
Arduino IDEを使って行うESP-WROOM-02の開発は（小さな不具合を除けば）順調に進み、いよいよMQTTの接続を試すことにしました。
参考にしたのはこちら（↓）のサイトです。
電子工作界隈で話題のWi-Fiモジュール「ESP8266」でMQTTを使う方法 | 株式会社LIG
必要な作業がまとめて記されているので、初めての方でも取り組みやすいのではないか、と思います。（ただし、一点を除いて）
既にWindows環境にmosquittoブローカが立ち上がっていて、ESP8266の開発環境もArduino IDEに組み込み済みなので、これ（↓）をコピペして実行する所から始めたのですが・・・
esp8266-mqtt-quicktest/mqtt_esp8266_test.ino at master · kiyopikko/esp8266-mqtt-quicktest · GitHub
Exception (3)を起こし、リスタートを繰り返します。orz
”Exception Decorder”をインストールして解析すると・・・
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Exception 3: LoadStoreError: Processor internal physical address or data error during load or store
Decoding 9 results
0x402301e0: sleep_reset_analog_rtcreg_8266
0x40202f76: Adafruit_MQTT::connect()
0x40203408: Print::println()
0x40201e08: MQTT_connect()
0x40201e3a: loop
0x40203768: loop_wrapper
0x40100718: cont_norm
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どうやら、LoadStore命令で不正アクセスを起こしてたようです。
しかし、Arduino IDEでMQTT_connect()から先の処理を調べるには、どうしたら良いのでしょうか？いくら調べても、その方法が見つかりません。sleep_reset_analog_rtcreg_8266が何なのか？それも分かりません。orz
”MQTT Exception 3”で検索を掛けて、ようやくこれを見つけました。
どうやら”PROGMEM”が悪さをしているようです。コピペしたサンプル・コードにもPROGMEMが使われています。
コピペしたコード（↓）
const char MQTT_SERVER PROGMEM = YOUR_SERVER;
const char MQTT_CLIENTID PROGMEM = __TIME__ "_test_client_id";
const char MQTT_USERNAME PROGMEM = YOUR_USERNAME;
const char MQTT_PASSWORD PROGMEM = YOUR_PASSWORD;
”最新のexampleを調べろ”ということなので、スケッチ例-->Adafruit MQTT Library-->mqtt_esp8266を実行すると・・・
WiFi connected
IP address:
192.168.2.108
Connecting to MQTT... MQTT Connected!
Sending photocell val 0...OK!
Sending photocell val 1...OK!
動きました！
勿論、こちらのコードにはPROGMEMは使われていません。￥（＾_＾）
一時はどうなることかと思い（ESP-WROOM-02の利用を諦めかけ）ました。
Arduino IDEを使っていると、ライブラリが頻繁にアップデートされます。ネット上のサンプル・コードではなく、ライブラリと一緒に提供される『スケッチ例』を最初に試すべきなのだと気づきました。
また、経験値が一つ上がった！
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今回のように、インストールしたライブラリの不具合を、皆はどうやって追いかけるんだろう？
謎だ！
ESP-WROOM-02を動かして見た
先ずはESP-WROOM-02の動作確認です。
これ（↓）にESP-WROOM-02を半田付けした （２年くらい放置していた）ものを
ESP-WROOM-02ピッチ変換用基板《シンプル版》 （基板のみ） - スイッチサイエンス
ブレッドボードに取り付けました。IO0,IO2,EN,RSTを10kΩでプルアップして、電源（3.3vとGND）を接続して、USBシリアルのTX,RX,GNDを接続して配線完了です。
こちら（↓）に記されていた回路接続を参考にしました。
ESP-WROOM-02動作確認 - ＜＜梅＞＞備忘録 ～Random Walk～
プルアップされたENをジャンパー線で一瞬GNDに落とすと文字化けした文字列が表示されました。（起動直後は通信速度が115200と異なるらしい）
その後『AT』と入力すると『ＯＫ』が帰ってきました。
パチパチパチ～
その後はこちら（↓）を参考にして、Wifiでアクセスポイントに接続出来ることまで確認出来ました。パチパチパチ～
ESP-WROOM-02: ATコマンドによるWifi動作確認 - Qiita
いよいよATコマンドとお別れして、Arduino IDEを使ったプログラムに移ります。
先ずはこちら（↓）を参考に開発環境を整え、””Hello World"を動かしてみました。
順調な滑り出しだったのですが、ちょっとプログラムを書き換えてみようとしたら・・・書き込みでエラーを起こしました。orz
プログラムを書き換えるときは、毎回IO0をLOWレベルにして再起動しなければならないようです。（開発ボードを使い、Reset Methodをnodemcuに設定すると楽になるらしい）
最後にスケッチ例の中からESP8266Wifi-->WifiWebServerを動かしました。
ここまで至って順調です。
この後、MQTTの接続で嵌まることになるとは・・・orz
