橋本商会

昨日まで東京ミッドタウンで開催していたSFC ORF2011の増井研でデモしていました。


■実世界コピペ
実世界コピペはAndroidとNFCタグを使ってコピペできるアプリなのですが、これはAndroid側のアプリは全てJavaScriptで書かれています。




■GoldFish
GoldFishというプラットフォームを自作していて、これを使うとJavaなしでJavaScriptだけでアプリが書けて、しかも端末にインストールする必要がなくなります。（今学校のサーバーが落ちていて見れないがそのうち復活するはず）

先週書いたAndroidとNFCで研究室の鍵を開けるシステムもGoldFish上で実装されているし、他にも置く場所によって自動的にAndroidがパソコンを操作するタッチパッドになったり、写真立てになったりするデモをしました。


GoldFishは、実世界志向なユーザインタフェースを作る時によくある5つの機能を簡単にJavaScriptだけで扱えます。

• 操作する物体や機器の指定をタッチで直接指示する … GUIでは名前を入力するかアイコンをクリックしていた
• ジェスチャーで操作する … 大量のボタンは必要なく、画面を見る必要もない
• 状況によってインタフェースが変わる … タグによって起動するアプリを切り替えられる、またGoldFishアプリ内からもタグの情報が読める
• 使用者によってコンテンツが切り替わる … 安全な方法で端末IDを生成しているので、ユーザ名を入れたりする事なくユニークユーザを検出できる。居間のTVで見ていたビデオを台所の小型モニタで継続する等も簡単。
• 他のアプリと通信する … 中身がWebブラウザなのでAjaxは使えるのは勿論だが、普通のTCPやUDP SocketもwebsocketっぽいAPIで簡単に使える。TCPでチャットを実装した例

Javaを書かなければ使えなかった機能をラップしてJavaScriptから使えるようにしています。



■他のGoldFishアプリ
MacとUDPで通信して操作できるタッチパッドが86行で書けたり（ソースコード）




空中マウスが62行ぐらいで書けたりする。（ソースコード）



空中マウスは操作が難しくてボツになりました。でもこういうのを実験的に作る時に、イチからAndroidアプリを書くのと比べて全然楽に実装できます。プロトタイピングにも向いている。


研究室のドアの鍵開ける奴も、ほとんどプログラム書いたこと無い後輩にサンプル見せて、作ってよーって頼んだら1日でできてしまったので、それなりに使いやすいんじゃないかなと思います。setIntervalで50msecごとにジャイロスコープを監視して、+90度以上回ったらドアを開けるだけだし。

先週、後輩のN園が作ってくれました。

1. AndroidでNFCタグを読むと鍵開けアプリが起動
2. ジェスチャー入力をSinatraで書かれたドアサーバーに伝える
3. ドアサーバーはPhidgetsのサーボモーターを駆動し、鍵をヒモで引っ張って開ける

最近はAndroidでNFCタグを読むとタグ毎のwebアプリが起動し、しかもPhoneGapみたいにJavaとJavaScriptのブリッジが書かれているのでセンサーが使えるというシステムを作っている。
6月にNHKのITホワイトボックスでデモした奴の発展版で、GoldFishという開発コードで呼んでいる。


こんなメリットがある

• HTMLとJS（と必要あればwebアプリ）が書ければアプリを作れる環境
• 実世界の物体を指し示して、「アレをコレに」とか操作できる
• GUIだけではなくジェスチャーも入力できる
• 状況によってインタフェースが変化する
• 誰が使っているかによって内容が変化させられる

IOIOの10bit ADコンバータと10kHz PWM出力を試した。

今回のコード https://github.com/shokai/android-ioio-study/tree/master/AnalogInOut


Androidの画面上のシークバーを操作すると、PWMによる擬似的なアナログ出力でLEDの明るさを調整できる。
ブレッドボード上のCdSで明るさを計測して、Androidの画面上のシークバーの長さで表示したりした。



動画




■準備
まず久しぶりに秋葉原に行ったら秋月が改装工事中だったので、他の店を見て回った。IOIOの開発者が使っているピンヘッダを千石で発見したので買った。




このピンヘッダ、みっしりと敷き詰めるように装着できる。いつも使ってるメスピンヘッダは隣のピンにぶつかるので敷き詰められない。


これでブレッドボードに線を引き出す準備が整いました


■回路を作る
ブレッドボードに5Vか3.3Vと、GNDを引き出す。
4番ピンでデジタル入力を試すために、タクトスイッチを通して5Vを流し込む。IOIO内部でGNDにプルダウンするので直結で良い。ただし、Read This Before Connectingに書いてある通り5Vを入れて良いピンは決まっているのでよくわからなかったらブレッドボードに出すのは3.3Vにしておいた方が良い。

3番ピンをLEDに接続する。PWMを試すため。

アナログ入力は40番ピン周辺に16個ある。45番ピンにCdSをつけ、10kΩで分圧した。





■プログラムを書く
書いた。
AnalogInOutActivity.java

1からAndroidプロジェクトでIOIOを使う方法は前の記事を参考にされたし


このへんのドキュメント参考になる。

• Wiki: 'Digital I/O' for ytai's IOIO – Codaset
• Wiki: 'Analog Input' for ytai's IOIO – Codaset
• Wiki: 'PWM Output' for ytai's IOIO – Codaset

重要なのはAnalogInOutActivity.javaの49行目あたり。

class IOIOThread extends AbstractIOIOActivity.IOIOThread{

	private DigitalOutput led;

	private DigitalInput btn;

	private PwmOutput pwm;

	private AnalogInput ain;

	protected void setup() throws ConnectionLostException{

		led = this.ioio_.openDigitalOutput(0, true);

		btn = this.ioio_.openDigitalInput(4, Mode.PULL_DOWN);

		pwm = this.ioio_.openPwmOutput(3, 1000); // 1000hz

		ain = this.ioio_.openAnalogInput(45);

	}



	protected void loop() throws ConnectionLostException{

		try{

			led.write(!btnLed.isChecked());

			if(btn.read()) seekBarDigitalIn.setProgress(1);

			else seekBarDigitalIn.setProgress(0);

			pwm.setDutyCycle((float)seekBarPwm.getProgress() / seekBarPwm.getMax());

			seekBarAnalogIn.setProgress((int) (ain.read() * seekBarAnalogIn.getMax()));

			sleep(10);

		} catch (InterruptedException e) {

		}

	}

}

DigitalInputはMode.PULL_DOWNにしておく。PwmOutputは1kHzに設定した（最大10kHz）
PWMもAnlogInputも、0〜1の間のfloat値で入出力値を扱う。Androidの画面のSeekBarは最大値を1000にしておいたので、IOIO上での値を1000倍してintにcastすればSeekBarに表示できる。


デジタル入力の状態をAndroidの画面上に表示する時、IOIOThreadからUI Threadを操作するとデッドロックが起きてアプリが停止するが、なぜかSeekBarはデッドロックが起きないので長さ1の小さなSeekBarを作ってデジタル値を表現するように工夫した。

ほんとうは「android.os.Handlerクラスのpost()を使え」、とyoggyさんが言っていたので今度やってみます。

IOIOのデジタル出力を使った。
作ったものはテストなのでどうでもいいとして、IOIOLibをimportして自分で1からAndroidアプリプロジェクトにするところと、Eclipseの設定でハマった事について書いておく。


■できたもの
コード https://github.com/shokai/android-ioio-study/tree/master/LED_Blink


Androidの画面上のボタンが3つあって、IOIOのLED3つと対応している。
1つ前の記事で作ったUSB給電ケーブルとeneloopで外でも動かせる。下の4つ目のボタンは気にするな。


動画



■EclipseのCompiler Compliance Level
Eclipse->環境設定->Java->CompilerにあるCompiler Compliance Levelを1.6にする。
これをしないと後述のioio.lib.impl.*impl.java等で90個ぐらいのエラーが発生してビルド出来ない。

でもCompiler Compliance Levelを変更すると、Level 1.5等で作ったAndroidプロジェクトが今度はエラー表示を大量にだしてしまう。なのでIOIO用に新しいworkspaceを作ったほうが良いでしょう。


■最新のIOIOLibを使わない
IOIO for Android Beginners Guide – SparkFun ElectronicsにあるIOIOLib.zipを解凍して、Eclipseでworkspaceにimportする。

こうなればよし。

http://codaset.com/ytai/ioioに最新版のgitリポジトリがあって、毎日すごい勢いで実装されている。
だが、最新のIOIOLibでビルドして動かしてみるとLogcat上でもAndroidとIOIOが接続できているっぽい様子が見えるが、デジタル出力ができなかった。firmwareも修正しているのでプロトコルがupdateされているのかもしれない。とりあえずBeginners GuideのIOIOLibを使いましょう



■新規プロジェクト作成
まっさらからAndroidプロジェクトを作り、IOIOLibを使う方法。

まず普通にAndroidプロジェクトを作る。どうも2.3.x以降じゃなくても動くらしい。http://codaset.com/ytai/ioioのサンプルもAndroid1.6用とかで作ってた。


プロジェクトを右クリックしてプロパティで、Android->Libraryに ../IOIOLib を追加する。workspaceのIOIOLibが読み込まれる。

Eclipse使ってない人は default.properties に

android.library.reference.1=../IOIOLib

を追加する。


AndroidManifest.xmlに

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />

を追加する。（どうもADKじゃなくて、debug bridgeを使って通信している様だ）

あとはAndroidアプリとしてごプログラムを書く


■IOIOのプログラムを書く
今回作ったMainActivity.java

まずioio.lib以下で必要な物をimportする。
MainActivityはandroid.app.Activityではなく、ioio.lib.util.AbstractIOIOActivityを継承する。
サンプルのHelloIOIOと同様に、クラス内クラスでAbstractIOIOActivity.IOIOThreadを作ってその中に関数setup()とloop()を作った。

そしてMainActivityからIOIOThreadを呼び出す。

@Override

protected AbstractIOIOActivity.IOIOThread createIOIOThread() {

  return new IOIOThread();

}

あとはArduinoっぽく書ける。

どうもActivityがアクティブの時しかIOIOは動かないらしい。Intentで画面遷移させるアプリから使う時どうなるか気になる。



■IOIOはADKじゃないっぽい
IOIOはADKで通信してるんだと思ってたら、debug bridgeを使って通信してるっぽい。http://codaset.com/ytai/ioio/wiki/IOIO-Over-OpenAccessory-BetaにADKとして動作させる方法が書いてある。



■logcatを見る
IOIOとAndroidを接続するのにUSBポートが塞がれるので、logcatができない。またNexusSはrootを取らないとWiFi経由でのadb logcatができないので、ブラウザからlogcatを見る – 明日の鍵にあるツールを使う。

wget http://tomorrowkey.googlecode.com/svn/trunk/LogcatOnBrowser/LogcatSocketServer/bin/LogcatSocketServer.apk

adb install -r LogcatSocketServer.apk

wget http://tomorrowkey.googlecode.com/svn/trunk/LogcatOnBrowser/Client/logcat.html

open logcat.html

grepしたいので、後でlogcat.htmlを改造しようと思う

Androidへのapkのインストールはhttpからできるので、https://gist.github.com/1090762でhttpdを動かしてUSBケーブルを抜き差ししなくてもapkをインストールしてlogcatを見る事はできる。多少面倒くさいのでこの辺どうにかしたい。

sparkfunによるADK上に作られたphidgets的な環境であるIOIO for Androidのサンプルプログラムを動かした。

ADKはAndroidとデバイスとの接続の仕様なのだが、Androidとマイコン両方のプログラムを書かなければならないので面倒くさい。
IOIOはADKのプロトコルの上で、Androidから出された命令に従ってIOを操作するマイコンボード。Javaのライブラリが提供されているので、Javaを書くだけでAndroidでハードウェアが制御できる。
IOIOのボード上にI2Cのポートがあるので、IOIOにさらに他のマイコンを接続する事もできる。


■買う
スイッチサイエンスで買った
スイッチサイエンス/商品詳細 IOIO for Android


■5V電源を作る
Read This Before Connectingを見ると、

・USBコネクタそばのVINに5〜15V入れるか、5Vピンに5Vちょうどを入れるかして電源を与える
・Androidから給電はできない（ADKの仕様）
・裏の黒丸がついてるピンだけ、5Vを入力できる。他のピンは3.3Vまで。それ以上やると死ぬ
と書いてある。


外に持って行ける電源が欲しかったので、USBケーブルを剥いて赤(VCC)と黒(GND)の線にピンヘッダを付けて5V電源を作った。
パソコンかエネループに接続すれば5VがIOIOに供給できる。




■サンプルプログラムをAndroidにインストール
IOIO for Android Beginners Guide – SparkFun Electronicsにサンプルがある。
0番ピンに接続されている基板上のLEDを光らせるプログラム。


ビルドされたapkが入っているのでインストールする

wget https://www.sparkfun.com/tutorial/ioio/HelloIOIO.zip

unzip HelloIOIO.zip

cd HelloIOIO

adb install -r bin/HelloIOIO.apk

■Androidと接続する
USBケーブルでAndroidとIOIOを接続する。
IOIOのUSBコネクタ近くの可変抵抗をドライバーか何かで回して、Androidの画面の上のバーに「USBデバッグが接続されました」と表示されるように調節する。


■サンプルを動かす
Hello IOIOを起動して、ボタンを押すとLEDが光る。もう一度押すと消える。