橋本商会

久しぶりにAtmel AVRマイコンを直に使うプロジェクトをやるので、環境を整えてみた。@rain_yukizoraと@qt_fbが色々教えてくれた。



これが最強の組み合わせだ！！

• Mac OSX Snow Leopard
• Cross Pack for AVRに入っているavr-gcc
• macportsでインストールしたavrdude
• aitendoで売ってるusbasp
• 秋月やマルツで売っているATMega168か168pか328p

この記事では、MacでのAVRマイコン開発環境の構築と、ATMega168pでLEDを1秒間隔で点滅させるプログラムを作成して、マイコンに書き込んで動作させる所までを解説します。


Macbook Air + usbasp + ATMega168pで開発しているところ




■Cross Pack for AVRをインストールする
CrossPack – A Development Environment for Atmel’s AVR Microcontrollers
ここからダウンロードしてインストールする。
普通は /usr/local/CrossPack-AVR にインストールされるはず。


■usbaspを買う
aitendoで売ってるusbaspを買う。
これはMacからAVRマイコンに書き込みをする機械(writer)で、USBで動作するライターの中で最も安いし対応デバイスも多いのでオススメ。
朝買ってすぐ銀行に振りこんだら昼には発送されてた。


■XCodeをインストールする
次の項目のmacportsのインストールのために、XCodeが必要なのでインストールする。
Developer Downloads & ADC Program Assets

有料のXCode4が最新だけど、無料の3系でも良い。


■Macportsをインストールする
macports.orgからダウンロードしてインストールする。


■macportsとCross Pack for AVRのPATHを通す
$HOME/.profile を開く（無ければ作る）

これを下の方に書く

export PATH=$PATH:/opt/local/bin

export PATH=$PATH:/usr/local/CrossPack-AVR/bin

新しいterminalを開いて、PATHがセットされているか確かめる。

echo $PATH

■macportsでavrdudeをインストールする
Cross Pack for AVRに入っているavrdudeはUSBで使えないので、USBで使えるavrdudeを作る。

sudo port install git-core libusb avrdude

which avrdude

/opt/local/bin/avrdude が出てくればok。Cross Packの方が出てきたら、前のPATHの設定の順序が間違っている。

（homebrewでもavrdudeがインストールできるが、libusbを先にインストールしていても使えない。よくわからない。）


■avrdude.confにATMega168pのデバイス設定を追加する
ATMega168pを使う人だけ。168や328pを使うなら必要ない。
https://github.com/shokai/atmel-avrgcc-studyからavrdude.confをダウンロードしてきて、 /opt/local/share/avrdude.confと入れ替える。

git clone git://github.com/shokai/atmel-avrgcc-study.git

sudo cp /opt/local/etc/avrdude.conf /opt/local/etc/avrdude.conf.bak

sudo cp atmel-avrgcc-study/avrdude.conf /opt/local/etc/avrdude.conf

このavrdude.confはmacportsでインストールしたavrdude.confに、Kimio Kosakaさんが作ったavrdude.confにあったatmega168pの設定を追加した物です。




これで環境は整ったので、プログラムを書く。
俺が作ったプログラムは https://github.com/shokai/atmel-avrgcc-study/tree/master/28pin/led_blinkにある。これをそのまま書きこんで動かしても良いと思う

■avr-gccプロジェクトを作る
LEDを点滅させるプロジェクトを作る

avr-project led_blink

cd led_blink/firmware

make

xcode用のファイルも生成されるが、xcodeを使っても全く意味が無いので無視する。

プロジェクトをそのままいきなりコンパイルして、バイナリ(.hexファイル)が作れるか確かめる。



■ATMega168pで回路を組む

写真を見て回路を組む。
左の2つのLED（PB0, PD7）が交互に1秒ごとに点滅する。右のLED(PB1)はスイッチ(PB2)を押している間だけ点灯する。



ATMega168pのピン配置はこれ。VCC(AVCC)とGNDを接続する。



usbaspのケーブルの穴側から見たピン配置はこうなっている。
RESET,MISO,MOSI,SCKをAVRライターと接続する。VCCとGNDは回路のそれぞれと接続する。




■Makefileを修正する
修正する箇所はDEVICE,CLOCK,PROGRAMMER,FUSESの4つ。

DEVICE     = atmega168p

CLOCK      = 8000000

PROGRAMMER = -c usbasp

FUSES      = -U hfuse:w:0b11011111:m -U lfuse:w:0b11100010:m

ATMega168の時はDEVICE = atmega168にする。

ここに完成品がある https://github.com/shokai/atmel-avrgcc-study/blob/master/28pin/led_blink/Makefile

fusebitの設定については橋本商会 » ATmega168のクロックを内蔵8Mhzに切り替えるに書いた。



■プログラムを書く
main.c を書く

#include <avr/io.h>

#include <util/delay.h>



#define TRUE 1

#define FALSE 0

#define NULL '\0'

#define sbi(BYTE,BIT) BYTE|=_BV(BIT)

#define cbi(BYTE,BIT) BYTE&=~_BV(BIT)



#define LED0_ON() sbi(PORTB, PB0)

#define LED0_OFF() cbi(PORTB, PB0)

#define LED1_ON() sbi(PORTD, PD7)

#define LED1_OFF() cbi(PORTD, PD7)

#define LED2_ON() sbi(PORTB, PB1)

#define LED2_OFF() cbi(PORTB, PB1)



void check_sw(void){

  if(PINB&_BV(PB2)) LED2_ON();

  else LED2_OFF();

}





int main(void)

{

  DDRB = 0b00000011;

  DDRD = 0b10000000;

  LED2_ON();

  for(;;){

    LED0_ON();

    LED1_OFF();

    check_sw();

    _delay_ms(1000);

    LED0_OFF();

    LED1_ON();

    check_sw();

    _delay_ms(1000);

  }

  return 0;

}

出力方向レジスタを指定する時は0bで2進数で書くと楽。
LED点滅の1秒（1000ミリ秒）のdelayはutil/delay.hを使った。



■コンパイルする

make

エラーがあるか確かめられる。



■ヒューズビットを書きこむ
Makefileで指定した、内蔵クロック8MHz駆動のfusebitを書きこむ。

make fuse

この操作は1回で良い。



■プログラムを書き込む

make flash

usbaspが書きこんでくれる。
avrdudeがSCKを使えていないというメッセージが出るが、書き込める。

usbaspが電源も供給してくれるので、回路にACアダプタや電池などの他の電源は接続してはならない。
usbaspの電源供給は基板上のjumper pinを抜けばOFFにできる。


これでAVRマイコンをMacで開発できる環境が整った。

作った → https://github.com/shokai/iphone-js-console

iPhone用のJavaScript shellのようなもの。FirebugやChromeの開発パネルみたいな感じで使う。

chrome拡張やiPhoneシミュレータでiPhone用のwebページの動作は確認できるが、加速度センサやGeo Location APIなんかは実機で動かさないとデバッグできない。
しかしデバッグをしようにも、iPhone上で大量のalertを出すと気が狂ってしまう。iPhoneで実行中のwebページ上の任意のオブジェクトの中身を、Macから覗いたり値を書き換えたり関数を実行したりするツールが必要だったので作った。

なお、Androidのブラウザにはwebsocketが無いのでこのツールは動かない。Androidではlogcatで

adb logcat | grep "^./browser" --color=auto

すればconsole.log、console.errorの出力は見れるので、それで何とか我慢している。



■セットアップ
MacとiPhoneを用意する。MacとiPhoneは同じ無線LANの下に接続して、互いに通信できるようにしておく。

github.com/shokai/iphone-js-consoleからcloneしてくる。

iphone-js-console.jsをhtmlに読み込ませる。JsConsole.startで自分のMacに接続させるようにする。

<script src='iphone-js-console.js' type='text/javascript' />

<script type='text/javascript'>

    JsConsole.start('ws://192.168.1.38:8088'); // Addr of Console Server

</script>

（あらかじめconsoleを起動するMacのIPアドレスは調べておこう）


Macで、iphone-js-consoleを起動する

./iphone-js-console

iphone-js-consoleの起動時に、rubygemsが足りないという警告がでたら足りないgemをインストールする。

gem install eventmachine em-websocket

多分これで足りる。
あとreadlineを使っているけど、Macの最初から入っているreadlineは腐ってた気がするので、brewかportsで入れるといい。（わからなかったら飛ばしても多分良い）



■使う
Macのiphone-js-consoleで

alert(document.title)

と打つと、


このようにiPhoneのSafari上でJavaScriptが実行される。


また、iPhoneのSafariの変数を参照することもできる。

> window.navigator.appVersion

<1> "5.0 (iPod; U; CPU iPhone OS 4_3_3 like Mac OS X; ja-jp) AppleWebKit/533.17.9 (KHTML, like Gecko) Version/5.0.2 Mobile/8J2 Safari/6533.18.5"

中身が複雑なオブジェクトは整形されて表示される。

> location

<1> 

{"href"=>"http://192.168.1.38:8080/debug-sample.html",

 "hash"=>"",

 "port"=>"8080",

 "protocol"=>"http:",

 "origin"=>"http://192.168.1.38:8080",

 "pathname"=>"/debug-sample.html",

 "hostname"=>"192.168.1.38",

 "host"=>"192.168.1.38:8080",

 "search"=>""}

もちろん、エラーも出力される。

> homu

<1> "error : Can't find variable: homu"

> 1+2

<1> 3

> 1+

<1> "error : Parse error"

iPhoneのJSで、あらかじめ

console.log(foo);

とか書いておけばもちろんMacのiphone-js-consoleにfooの値が表示される。


一度入力したコマンドは、キーボード上下で履歴を呼び出したりできる。
大変便利ですね。




■技術的なこと
iPhoneとiphone-js-consoleの接続にはWebSocketを使っている。EventMachine::WebSocketが便利だった。

iphone-js-consoleからiphoneへ送信された文字列は、そのままiPhone上でevalで実行させている。
iphoneからiphone-js-consoleへのオブジェクトの送信は、iPhone上でJSON.stringifyでシリアライズして送信して、iphone-js-consoleでparseして適当に整形して表示している。

別に難しいことはしていない。

PhoneGapでAndroidのNFCを使えるpluginを作った。

• shokai/phonegap-plugin-nfc – GitHub

JavaScriptから簡単にNFCタグのIDが読める。

<script src='./phonegap.nfc.js' type='text/javascript' />

document.addEventListener('deviceready', function(){

    window.plugins.nfc.id(

        function(tag){

            var id = tag.id; // get Tag ID;

        },

        function(e){

            log(e);

        });

}, true);

インストール方法はgithubに書いた。サンプルプロジェクトもある。
普通のPhoneGap pluginと同じく、phonegap.nfc.jsとNfcPlugin.javaを所定の場所に置くのだけど、NFCを使うためにguava librariesとAndroidManifest.xmlの修正も必要。

とりあえず、NFCでタグのIDを読むだけしか機能は無い。もちろん他にも色々データは取れるんだけど、どこまでwrapしたらいいのかよくわからないのと俺がIDしか使う予定が無いので、とりあえずIDだけにしておいた。（要望あれば追加する）




PhoneGap pluginの作り方は、phonegap / PhoneGap Pluginsが参考になった。JavaScriptからJavaのコードを呼びだす方法が書かれている。


既に公開されているプラグインがいくつかあって、それも参考になった。

• borismus/phonegap-plugins – GitHub
• WebIntent, an Android PhoneGap Plugin | Boris Smus

ふつうに最初からEclipseで開発したプロジェクトのディレクトリ内で、

android update project --path `pwd`

してから

ant debug

adb install -r bin/YourApp.apk

でインストールできる。


android updateでantビルドに必要なbuild.xmlとlocal.propertiesが生成される。
local.propertiesにはandroid sdkの絶対pathが含まれているので、この2つはgitにcommitしない方が良いみたいだ

targetはAndroid2.3.4、API 10向けにビルドして試した。

参考：

• 黒点観測記: AndroidのHttpのPostでもはまる
• HTTP Post通信での文字化け – 日本Androidの会 | Google グループ

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

import java.io.*;

import java.util.*;

import org.apache.http.*;

import org.apache.http.client.HttpClient;

import org.apache.http.client.entity.UrlEncodedFormEntity;

import org.apache.http.client.methods.HttpPost;

import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;

import org.apache.http.message.BasicNameValuePair;

HttpClient client = new DefaultHttpClient();

HttpPost httppost = new HttpPost("http://localhost:8080");

List<NameValuePair> params = new ArrayList<NameValuePair>();

params.add(new BasicNameValuePair("message", "ほむ"));

try{

    httppost.setEntity(new UrlEncodedFormEntity(params, "UTF-8"));

    HttpResponse res = client.execute(httppost);

    ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream();

    res.getEntity().writeTo(os);

    Log.v("result", os.toString());

    Log.v("status", res.getStatusLine().getStatusCode());

}

catch(Exception e){

    e.printStackTrace();

}

リクエストができているかの確認は、EM::HttpServerで見た

gem install eventmachine_httpserver

#!/usr/bin/env ruby

require 'rubygems'

require 'eventmachine'

require 'evma_httpserver'



class Handler  < EM::Connection

  include EM::HttpServer

 

  def process_http_request

    res = EM::DelegatedHttpResponse.new(self)

    puts "request_method : #{@http_request_method}"

    puts "path_info : #{@http_path_info}"

    puts "query_str : #{@http_query_string}"

    puts "post_content : #{@http_post_content}"

    res.status = 200

    res.content = "こんにちは"

    res.send_response

  end

end



EM::run do

  EM::start_server("0.0.0.0", 8080, Handler)

  puts "http server start, prot 8080"

end