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実験から量産までMicroPythonで動く!
IoTセンサー Degu(デグー) を作った話
PyCon mini SAPPORO 2019
powered by Degu Project h ps://open-degu.com
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ABOUT MYSELF
大澤啓明 (おおさわ ひろあき) / @keimei
株式会社アットマークテクノ
-ソフトウェアエンジニア:2012-
Langages: C, Python,JS,Shell Script
Fun! : Linux Kernel, Zephyr OS, 3D Prin ng/Modeling
h p://github.com/ohsawa 2
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もくじ
Degu(デグー)の紹介
センサーからクラウドまでデータを届ける仕組み
AWSでの利用例
MicroPythonをポーティングする話
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オープンソースプロジェクト
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Degu デグー ?
齧歯目ヤママアラシ亜目デグー科 Octodon degus
集団行動する
鳴き声でコミュニケーションする
賢くて人になつく
Osmák degu.jpg” by Trustseal is licensed under CC BY-SA 4.0 h ps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Osm%C3%A1k_degu.jpg
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賢いセンサーデバイスっぽい
Osmák degu.jpg” by Trustseal is licensed under CC BY-SA 4.0 h ps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Osm%C3%A1k_degu.jpg
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Degu ベースボード
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Degu ベースボード + センサー
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Deguが実現するネットワーク
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広域通信可能なメッシュネットワーク規格
Thread®を採用
省電力
長距離通信も数でカバー
メッシュは自動構築
ベースは実績あるIEEE802.15.4
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ファームウェアも回路図も全部オープン
回路図: h ps://github.com/open-degu/hardware
ファームウェア: h ps://github.com/open-degu/degu 11
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それ PyConと何の関係あるの？
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MicroPython対応
PCと繋ぐとUSBメモリとして認識(FAT12)
main.py を保存すると自動実行
main.py が無ければUSBコンソールでインタプリタも使える
path = 'thing/' + zcoap.eui64()
reported = {'state':{'reported':{}}}
addr = zcoap.gw_addr()
port = 5683
cli = zcoap.client((addr, port))
while True:
reported['state']['reported']['message'] = 'OK'
cli.request_post(path, ujson.dumps(reported))
time.sleep(5)
cli.close()
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MicroPython
Python3系の組込み向け実装
h ps://micropython.org/
このあたりが話題？
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SampleCode (明るさセンサー)
前半:ADCからのデータ取得
from machine import ADC
import zcoap
import time
import ujson
def light_sensor():
ADC_REF = 0.6
ADC_RESOLUTION=4096
ain = ADC(0)
raw = ain.read()
v = (raw / ADC_RESOLUTION) * ADC_REF * 6
return v
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SampleCode(明るさセンサー)
後半:データ送信
if __name__ == '__main__':
path = 'thing/' + zcoap.eui64()
reported = {'state':{'reported':{}}}
addr = zcoap.gw_addr()
port = 5683
cli = zcoap.client((addr, port))
while True:
light = round(light_sensor(), 2)
reported['state']['reported']['light'] = light
cli.request_post(path, ujson.dumps(reported))
time.sleep(1)
cli.close()
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Grove センサー対応
seeed studioが開発、
販売しているセンサーモジュール（200種類以上!)
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スターターキットも販売中
h ps://open-degu.com/products.html#purchase 18
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カンタン接続
センサーに付属のケーブルで差し込むだけで接続完了
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対応するセンサーの例
これ、ぜんぶPythonで読めちゃいます。
温度、湿度、気圧
3軸加速度、ジャイロ
煙、ガス(CO2, 硫化物), アルコール
カラーセンサー
光センサー
感圧センサー
角度(ボリュームつまみ)
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対応するセンサーの例
...
電流
リレー(AC250Vをスイッチ)
振動センサー etc..
ブザー
汎用ネジ止めターミナル(アナログ、デジタル)
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そのまま使えるサンプルコード
main.pyとしてそのまま配置できます。
h ps://github.com/open-degu/micropython-sampple
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ハードウェアスペック
CPU : ARM Cortex-M4 64MHz
RAM: 256KB, ROM:1MB (内ファームウェア440KB)
これだけのスペックで実現できます
FATファイルシステム、USB Mass Storage
IP, UDP, CoAP, DTLS
マルチプロセスなRTOS(Zephyr)
MicroPython
OpenThread(無線メッシュ制御）.... 23
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クラウドとの接続の手順
ゲートウェイにAWSのアカウントのIAMを書いて
QRコードを撮るだけ
h ps://open-degu.github.io/user_manual
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登録後の使い方
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AWS IoT ルールの追加
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AWS IoT ルールの追加
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AWSの表示と設定
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AWS IoTへのルール設定
SELECT state.reported.battery as battery,
state.reported.temp as temp,state.reported.pres as pres,
state.reported.humid as humid, timestamp() as time
FROM "$aws/things/degu-barometer2/shadow/update"
MQTT経由でPublishされた下のJSONをSQLライクな構文でフィル
タできる
{
"reported": {
"message": "OK",
"battery": 4.742719
}
}
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AWS IoTへのアクション設定
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Elas cSearch->Kibanaでの表示
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デモの様子
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照度とライトの連携
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気圧と温度の可視化
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ファームウェアの構成
MicroPython ユーザースクリプト
Zephyr OS
OpenThread 通信ミドルウェア
Zephyr
Linux Founda onのRTOSプロジェクト
OpenThread
Google傘下のNestが公開しているオープンなメッシュ通信実装
下回りはIEEE802.15.4(Zigbeeと一緒) 35
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MicroPython Project
「Zephyr OSに対応しています！」
Zephyr Project
「OpenThreadの通信に対応しています！」
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MicroPython Project
「Zephyr OSに対応しています！」
Zephyr Project
「OpenThreadの通信に対応しています！」
Degu
「...あれ？3つくっつけるんですか？」
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やること
Zephyrのビルドシステムとの戦い
Autotoolsの依存関係の調整
無駄な機能の削除(サイズ削減)
足りない機能の追加
MicroPythonのクラスモジュールを追加して
ハードウェアにアクセスできるようにする
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#import ADC するのために‥ まだまだ..
const mp_obj_type_t machine_adc_type = {
{ &mp_type_type },
.name = MP_QSTR_ADC,
.print = machine_adc_print,
.make_new = machine_adc_make_new,
.locals_dict = (mp_obj_t)&machine_adc_locals_dict,
};
mp_obj_t machine_adc_make_new(const mp_obj_type_t *type,
size_t n_args, size_t n_kw,
const mp_obj_t *args) {
...
RAISE_ERRNO(adc_channel_setup(self->dev, self->cfg));
return (mp_obj_t)self;
}
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こちらでやっておきました。
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これだけで電圧が測定できます。
from machine import ADC
ain = ADC(0)
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まとめ
なぜセンサープラットフォームを作ったのか
相性問題や量産調達、クラウドまで動作確認するのは大変
自由なスクリプティングと小さなデバイス
簡単にコードを書いてほしいのでMicroPythonを選択=
クラウドプラットフォームへの対応
AWS IoT Coreに標準対応
(Azure IoT Hub対応予定)
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有り難うございました！
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