Arduino応用

2020.05.27 追記 ArduinoでPCや他のデバイスにデータを送りたいとき、シリアル通信使うことが多々あると思います。でも文字列 ( Serial.print()など) で送るのはサイズもでかいし、冗長だし、コンマでデータを区切りたくないし、もっと軽くしたい！バイナリで通信だ！ってなりますよね。わかります。 でもバイナリで通信するときには実際にはどんな感じのデータ構造で通信するの？ってところを具体的にまとめられればと思います。Arduinoでの基本的なシリアル通信のやり方は こちら で確認してください。 ここ違うよ！とか、もっとこんな方法があるよ！とか、世間一般ではこんな方法が有名だよ！などあれば、ぜひコメントしていただければ嬉しいです。 長くなってしまったので、まずはじめに結論です。これを頭に入れて読んでみてください！ 0 - 255 の数値を一種類だけ送りたいときは、何も考えず垂れ流そう 0 - 254 で収められるデータなら、255をヘッダにしてパケットを区切り、データを0-254に制限しよう それ以上の整数や、小数を贈りたいときは、1byteごとに分割しよう もっとたくさんデータを送りたいときは、union を活用しよう 複数バイトで構成されるデータを送るときは、パケットに目印を入れて区切りを明確にしよう SLIP を使ってエスケープシーケンスで送る COBS を使えば SLIP よりも少ないデータ量に抑えられる ここまでやってもノイズなどの影響で変な値が来ることが多々あるので、誤り検出しよう もっと簡単にこういうシリアル送受信をしたい場合、こちらのライブラリをどうぞ シリアル通信データを軽くしたい 通信エラーを検出したい 文字列めんどう、文字列きらい、ArduinoのStringきらい バイナリで通信するとき、具体的にどうやってやるのさ？ こちらの記事が大変参考になりました、というような方 シリアル通信でバイト列を扱うときのフレーム構造 バイナリでのやりとりに特化、文字列は扱わない 機種依存する整数型は使わず、cstdint の整数型のみ使う 便宜上一区切りのデータ構造をパケットと呼ぶ バイトオーダは無視する フロー制御に関しても無視 サンプルコードでは必要な全データが既にシリアルのバッファに積まれていると想定 シリアル通信では、1byte 0-255の数値を1単位として送ります。なので、こいつがいくつまとまって、どの場所のどの値がういう意味を持つか、をきちんと決めてあげないといけません。このシリアル通信でのデータ構造をパケットと呼ぶことにします。具体例に合わせて、シリアル通信のパケットをつくっていきます。 例： AnalogRead() した値を送受信する よくあるやつですね。とりあえずざっくりした1つの値だけを送りたいときには何も気にする必要はありません。垂れ流しましょう。 Arduinoに対して 0 - 255 のRGBの値を送り、指示された色でLEDを光らせたいことがあります。先程のように、0-255の値を連続して送ってしまうと、どれがRでどれがGでどれがB？？？ってなっちゃいます。こんなときにお手軽なのが、この方法です。ポイントは、こちらです。 データのはじまりを示す、ヘッダをくっつけて、それを他で使わないようにするだけです。簡単ですね。やってみましょう。 送信側で 0x00 ～ 0xFE に値を制限しているので、 0xFF はヘッダでしか登場しないはずです。 0 - 254 までの範囲しかデータとして使えませんが、簡単に通信することができました。この255段階のデータで充分ならば、無理に小難しいことをする必要はありません。こんな感じでサクッとパケットをつくりましょう！ 0 - 255 じゃ満足できん！もっと大きな数値を送らせろ！整数ばっか送ってて何が楽しいの！？小数送らせてくれよ！ってことありますよね。そんなときはこんな感じで送ります。 int32_t, float はともに32bitで構成される数値です。これを8bitずつ (1byteずつ) 、4byteに分割して送っています。 こんな感じで切って貼ってをすれば、大きな値を送ることも可能ですね。 大きな値を送ることはできるようになったけど、たった変数一つだけ？送るとき毎回こんな面倒なことやるの？？と思ったそこのあなた。 union を使ってもっと簡単にできますよ！例として、 float x3 の通信をしてみましょう。 こんな位置データを送りたいとします。 前節で説明したようなビットシフトを全部やるのは面倒くさすぎる、、、そこで union ...