ESP8366,3軸ジャイロセンサー,3軸加速度センサー,気象センサー,フルカラーLED,有機ELディスプレイを統合した 7IMUduino のためのファームウェアです。 全ての機能をテストするために盛りだくさんとなっております。
ESP8266モジュールを組み込んだArduino IDE(1.6.9)でビルドが可能です。
- 初回起動時のキャリブレーションモードではジャイロセンサーの誤差を自動修正します
- クライアントモードではセンサーデータをUDPパケットにして所定のPCへ送信します
- サーバモードではWebブラウザからSSID,センサーオフセット,サーバアドレスを設定できます
- 有機ELディスプレイにBME280から得た温度, 気圧, 湿度を表示します
- 有機ELディスプレイにMPU6050から得た傾き(Yaw,Roll,Pitch)を表示します
- 有機ELディスプレイにADCから得た0〜5Vまでの電圧(mV)を表示します
- フルカラーLEDに内部ステータスを表示します
USBシリアル変換アダプター用のドライバは適切なものをインストールしておいてください。
ビルドには Arduino IDE 1.6.9 が必要です。
ESP8266のボードデータ を参照して、 Arduino IDEのボードマネージャにStaging version を設定します。
ビルドには以下のArduinoライブラリが必要です。
- https://github.com/Makuna/NeoPixelBus/tree/master
- https://github.com/squix78/esp8266-oled-ssd1306/tree/2.0.2
- https://github.com/sparkfun/SparkFun_BME280_Arduino_Library
- https://github.com/jrowberg/i2cdevlib
これらのライブラリはライブラリマネージャからインストールしてもかまいませんが、 このソースにはBME280ライブラリのWire初期化をバイパスしたり、MPU-6050のYawRollPich取得関数を改善するパッチが含まれています。 パッチの当て方はlibinstall.shを参考にしてください。
なお、ライブラリはデフォルトでは各ホームディレクトリのArduino/librariesディレクトリに置きます。
+libraries
+I2CDev
+MPU6050
...
imuduino6.inoをクリックするとArduino IDEが起動します。ボードタイプは以下のように設定してください。
- Board: Generic ESP8266 module
- FlashMode: DIO
- FlashFreq: 40MHz
- CPUFreq: 80MHz
- FlashSize: 512K
- DebugPort: Disabled
- DebugLevel: None
- ResetMethod: ck
- UploadSpeed: 115200
- SerialPort: 適切なシリアルポート
- 書き込み装置: AVR ISP
7IMUduinoのIO0ボタンを押したまま、Arduino IDEの書き込みボタンを押せばビルドされて書き込まれるはずです。
IMUduino6のUDPパケットを受信するためにUDPTeapot.pdeというデモプログラムが含まれていますが、 これを動作させるためにはWindows/Macなどで動作する統合開発環境Processing が必要です。
またUDPTeapot.pdeを動作させるためには以下のProcessingライブラリが必要です。
なお、ライブラリはデフォルトでは各ホームディレクトリのProcessing/librariesディレクトリに置きます。 toxiclibs-complete-20.zipを展開したディレクトリ、udp.zipを展開したディレクトリをそのままlibrariesにコピーしてください。
+libraries
+audioutils
...
+udp
+verletphysics
+volumeutils
UDPTeapot.pdeをダブルクリックすればProcessingが起動します。
ボードの初回起動時は自動的にキャリブレーションモードになります。LEDはパープルに常時点灯しますので判別できるはずです。 有機ELには「Calibration...」と表示されます。
この状態で、可能限りボードが水平になるように設置して、静かにIO0ボタンを押すと「Start...」と表示されてキャリブレーションが 開始されます。キャリブレーション中はLEDは水色に常時点灯、終わると暗い青色に変化します。環境によりますが1分程度で終了します。
1分以上待ってもキャリブレーションが終わらない場合は以下の条件をご確認ください。かなりシビアな条件です。
- ESP8266実装面が上になるようにボードを置いているか(MPU-6050側ではないことに注意！)
- ボードの水平がとられているか
- 近くにPC,扇風機,その他振動源が存在しないか
- USBシリアルケーブル経由で振動が伝わっていないか
あまりに安定しない場合はリチウムポリマー電池の利用も検討してください。
まずボードにWiFi APのSSID,パスフレーズ,PCのIPアドレスとUDPポートを書きこまねばなりません。 この設定はIMUduino6ではサーバモードに入ることで行います。
最終的なトポロジーは以下の通りですが...
7IMUduino --無線-- ご家庭のWiFi AP --無線--- PC
サーバモードではボード自体がWiFi APになるので以下のような接続になります。
7IMUduino(仮AP) --無線-- PC
サーバモードに入るには7IMUduinoのRSTボタンを押して0.5秒待ってIO0ボタンを押し続けてください。 LEDが強力に白色発光するので判別できるはずです。
このとき、PCの無線サービスに7IMUduinoのMACアドレスをSSIDとした仮APが現れるので接続してください。 パスフレーズは「esp8266pass」です。 PCのWebブラウザをひらき、 http://192.168.4.1/ にアクセスすると各種設定ができます。 コンテンツ内のSendボタンを押して書き込みます。「WiFi AP Accepted」と出れば書きこまれています。
RSTボタンで再起動し、ボードがクライアントモードで起動すると、1秒程度経ってLEDが白色点滅し始めます。 点滅2,3回で終了すればだいたい接続完了しています。10回以上点滅する場合はSSID等の設定を確認してください。
おもむろにIO0ボタンを1秒以上押すとUDP送信が開始されます。LEDによる状態表示は以下の通りです。
- 問題なく送信できている場合は緑色に点灯します
- MPU-6050の初期化に失敗する,WiFiが切断された、などの問題があると赤色に点灯します
- 送信開始後ESP8266の処理が間に合わなくてFIFOがオーバフローすると黄色に点灯します
有機ELディスプレイがある場合、正常に起動したクライアントモードでは以下の画面が順繰りに表示されているはずです。
- 「温度,気圧,湿度」
- 「ヨー・ピッチ・ロール」
- 「ADCの電圧とサイトのQRコード」
ボードを動かしてヨー・ピッチ・ロールが変化していれば大体大丈夫だと思います。
このとき、PCでUDPTeapot.pdeを起動していると、Processingのコンソールに、上記の情報がダンプされているはずです。
設定を間違った時や、キャリブレーションからやり直したい場合は、クライアントモードで20秒ほどIO0ボタンを長押しすると LEDが紫色に10回点滅してボード設定が削除されます。ここでRSTボタンでリセットすればキャリブレーションから始まるはずです。