BLEでロボットトイを制御しよう/Control-your-robot-toy-with-BLE

STEAM教育が流行る中、教材として様々なモノが増えてきています。

これらの教材にはGUIを用いたプログラミング環境や開発者向けのAPIが公開されています。 しかし、これらの教材はおもちゃのように動くモノが多く、低いレイヤーの制御が必要なので、Webアプリケーション開発者には取っつきづらいこともあります。

このトークでは、教材が公開している技術仕様をもとにpythonでBLE制御するユースケースを共有します。

OSSで公開されているライブラリを用いた２つの方法でBLEを制御する方法が理解できます。

Transcript

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15. ͳ͍ͳΒ࡞Δ͔ʂʂ
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22. toioΩϡʔϒͷػೳͷར༻ • ϖϦϑΣϥϧͷ੍ޚ͸αʔϏεͱαʔϏεʹؚ·Ε͍ͯΔ ΩϟϥΫλϦεςΟοΫʢʹಛੑʣΛ࢖͏͜ͱͰ৘ใͷऔಘ΍੍ޚ͕ Ͱ͖·͢
23. toioΩϡʔϒͷػೳͷར༻ Type Primary Service Service UUID 10B20100-5B3B-4571-9508-CF3EFCD7BBAE Characteristics ID Information / ಡΈऔΓηϯαʔ Sensor Information / Ϟʔγϣϯηϯαʔ Button Information / Ϙλϯ Battery Information / όοςϦʔ Motor Control / Ϟʔλʔ Light Control / ϥϯϓ Sound Control / α΢ϯυ Configuration / ઃఆ Original document by Sony Interactive Entertainment Inc., is licensed under CC BY 4.0. https://github.com/toio/toio-spec https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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25. BLEϥΠϒϥϦͰ੍ޚ͢Δ όΠφϦσʔλΛѻ͏
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29. toio.jsͷ࣮૷ɿόΠφϦσʔλಡΈॻ͖ • readUInt8ɿ8Ϗοτූ߹ແ͠੔਺ͷಡΈࠐΈ • writeUInt8ɿ8Ϗοτූ߹ແ͠੔਺ͷॻ͖ࠐΈ toio.js͔ΒҾ༻ʢίʔυ͸TypescriptͰॻ͔Ε͍ͯ·͢ʣ
30. toio.jsͷ࣮૷ɿόΠφϦσʔλಡΈॻ͖ • readUInt32LEɿ32Ϗοτූ߹ແ͠੔਺ͷಡΈࠐΈ • writeUInt16LEɿ16Ϗοτූ߹ແ͠੔਺ͷॻ͖ࠐΈ toio.js͔ΒҾ༻ʢίʔυ͸TypescriptͰॻ͔Ε͍ͯ·͢ʣ LE is Կʁ
31. ݸਓతʹջ͔͍͠ϦτϧΤϯσΟΞϯ Original document by Sony Interactive Entertainment Inc., is licensed under CC BY 4.0. https://github.com/toio/toio-spec https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
32. όΠτΦʔμΛҙࣝͯ͠όΠφϦσʔλΛѻ͏ • ॻࣜจࣈྻͰσʔλΛύοΫͨ͠ΓɺΞϯύοΫ͢Δ࣌ͷظ଴͞ΕΔ ϨΠΞ΢τΛࢦఆ͢Δ จࣈ όΠτΦʔμ < ϦτϧΤϯσΟΞϯ > ϏοάΤϯσΟΞϯ ϑΥʔϚοτ Cͷܕ Pythonͷܕ ඪ४ͷαΠζ B unsigned char ੔਺ 1 H unsigned short ੔਺ 2 I unsigned int ੔਺ 4 ॻࣜจࣈྻ ॻࣜࢦఆจࣈ https://docs.python.org/ja/3/library/struct.html#format-strings
33. όΠτΦʔμΛҙࣝͯ͠όΠφϦσʔλΛѻ͏ αΠζ͝ͱʹॻࣜจࣈྻΛ ࢦఆͯ͠ॲཧ͢Δ <HͳͷͰɺ ϦτϧΤϯσΟΞϯͰαΠζ͸2 BͳͷͰɺαΠζ͸1 <IͳͷͰɺ ϦτϧΤϯσΟΞϯͰαΠζ͸4
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38. BLE੍ޚ͢ΔϥΠϒϥϦΛ૊ΈࠐΜͰΈΔ
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43. rssiΛҾ਺Ͱड͚औ͍ͬͯΔ͕อ͍࣋ͯ͠ͳ͍ ͜ͷॲཧ͸ηϯτϥϧ͕ϖϦϑΣϥϧΛScanͨ࣌͠ʹಈ͘ʢৄ͘͠͸ޙ΄Ͳʣ
44. Adafruit Python BluefruitLEͰਐΊΔͷ͸೉͍͠ ΋͏ҰͭͷϥΠϒϥϦͷ bleakΛࢼͯ͠ΈΔ͔
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48. นʹͿ͔ͭͬͯ͠·ͬͨ • PRΛग़ͯ͠ΈΔʁ • Adafruit͸ߋ৽͕ࢭ·͍ͬͯΔΈ͍ͨ ʢ͜ͷ࣌͸deprecatedͳͷ΋஌Βͳ͍ʣ • bleak΋ଞͷBLEͩͱ্ख͘औಘͰ͖͍ͯΔ͔Βɺ toioΩϡʔϒ͕ۮવɺname͕औΕͳ͍͚͔ͩ΋ɻɻɻ • ෆ۩߹͡Όͳͦ͞͏͔ͩΒͳɻɻɻɻ
49. ंྠͷ࠶ൃ໌͚ͩͲɺࣗ෼Ͱ࡞ͬͯΈΔ͔ʂ
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56. Objective-CΫϥεͱPythonͷؔ࿈͚ͮ • Objective-Cͷϝιουݺͼͩ͠͸ϝοηʔδૹ৴ͰɺηϨΫλΛ ౉ͯ͠ରԠ͢Δϝιου͕ಈ͖·͢ ɹ[someObject doSomething:arg1 withSomethingElse:arg2]; ɹdoSomething:withSomethingElse: ηϨΫλ ϝιουݺͼग़͠
57. Objective-CΫϥεͱPythonͷؔ࿈͚ͮ • ಁաతʹΞΫηε͢ΔͨΊPythonϝιου໊͸ɺηϨΫλͷίϩϯΛ ΞϯμʔείΞʹஔ͖׵͑ͯఆٛ͠·͢ ɹdoSomething_withSomethingElse_ ɹdoSomething:withSomethingElse: ηϨΫλ Pythonͷϝιου
58. Objective-CΫϥεͱPythonͷؔ࿈͚ͮͷ෭࡞༻ • ͨͩ͠ɺ͜ͷ࢓૊Έʹ͸෭࡞༻͕͋Γɺϝιου໊ͷΞϯμʔείΞ ͱҾ਺ͷ਺͕͍͋ͬͯͳ͍ͱΤϥʔͰىಈ͠·ͤΜ • NSObjectΛܧঝͨ͠Ϋϥεʹwrite_valueϝιουΛ௥Ճͨ͠Β objc.BadPrototypeErrorʹͳΓ·ͨ͠
59. Objective-CΫϥεͱPythonͷؔ࿈͚ͮͷ෭࡞༻ • ϝιου໊Λϧʔϧʹ߹ΘͤΕ͹໰୊ͳ͍Ͱ͕͢ɺσίϨʔλΛར༻ ͨ͠ํ͕ྑͦ͞͏ QZUIPOϝιουͱͯ͠ѻΘΕ ϒϦοδ͞Εͳ͍ Ҿ਺ͷ਺ʹ߹Θͤͯϝιου໊ʹΞϯμʔ είΞΛ߹ΘͤΕ͹ΤϥʔʹͳΒͳ͍ɻ
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60. 2ϑΣʔζͰॳظԽ͢Δ ΦϒδΣΫτͷΠϯελϯεԽʹඞཁͳ 2ͭͷεςοϓ • ׂΓ౰ͯɿallocϝιου • ॳظԽɿinitϝιου
61. Objective-CΫϥεͷΠχγϟϥΠβ • ΠχγϟϥΠβ͸ init ͰҾ਺ͳ͠ • Ҿ਺͋ΓͷΠχγϟϥΠβ͸श׳తʹinitWithʙͰ࢝ΊΔʢΒ͍͠ʣ • initWith ʴʢ Ҿ਺໊ ʴ _ ʣ✖ Ҿ਺ͷ਺෼ • લͷαϯϓϧͩͱotherVariableͱ͍͏Ҿ਺͕͋ΔͷͰ initWithOtherVariable_ɹͱ͍͏ϝιουΛఆٛ͢Δ
62. Πϯελϯεม਺ʹ͸ΞΫηαΛར༻͢Δ • Πϯελϯεม਺Λར༻͢Δͱ͖͸ΞΫηαϝιουʹ͢Δ͜ͱΛ ؾΛ෇͚Δ DIBSBDUFSJTUJDWBMVFͰ͸ͳ͘ɺ
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63. Objective-Cͷϓϩτίϧ • CoreBluetoothʹ͸ϓϩτίϧ͕ग़͖ͯ·͢ • ϓϩτίϧʹ४ڌͨ͠ΦϒδΣΫτ͸ϓϩτίϧͰఆΊͨϝιουΛ ࣮૷͠ͳ͚Ε͹ͳΒͳ͍ • ͍ۙ͠ߟ͑ํͱͯ͠͸ந৅جఈΫϥεʢABC: Abstract Base Classʣ • CoreBluetoothͷΦϒδΣΫτͰ͸σϦήʔτͷ࣮૷ʹϓϩτίϧ͕ ར༻͞Ε͍ͯΔ
64. playbackɿ՝୊ͱͯ͠ొ৔ͨ͠ϝιου • ϓϩτίϧͰఆٛ͞Ε͍ͯΔϝιου͸࣮૷͕ඞਢ • ૒ํ޲ʹॲཧ͢ΔͨΊϝιου໊ͷϧʔϧɺҾ਺ͷ਺Ͱؔ࿈͚ͮͯ͠ ஋ͷड͚౉͠Λߦ͍ͬͯΔʢͳͷͰɺ࢖͍ͬͯͳ͍஋΋౉͍ͯ͠Δʣ
65. pyobjcͰ੍ޚ͢Δ corebluetoothΛ੍ޚ͢Δ
66. corebluetoothͷ֓ཁ • AppleͷυΩϡϝϯτʮCore Bluetooth Programming Guideʯʹ جຊతͳ಺༰ʹ͍ͭͯهࡌ͞Ε͍ͯ·͢ • ʮPerforming Common Central Role TasksʯΛಡΊ͹ྑͦ͞͏
67. Central ManagerͷॳظԽ "QQMFͷυΩϡϝϯτʹ͸OJMʢ/POFʣͰࢦఆ͢Δ ͱ.BJOͷ%JTQBUDI2VFVFΛར༻͢Δͱॻ͍ͯ͋Γ ·͕ͨ͠ɺϓϩτίϧͷ࣮૷ʹ௨஌͕ߦΘΕ·ͤΜ Ͱͨ͠ɻ
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68. ϖϦϑΣϥϧΛൃݟ ϖϦϑΣϥϧΛ୳͢ϝιου͕࣮ߦ͞Εͨ ޙͷσϦήʔτॲཧ ϖϦϑΣϥϧΛ୳͢ϝιου ※ηϯτϥϧͱϖϦϑΣϥϧؒͷ௨৴͸ඇಉظͳͷͰɺϓϩτίϧͷϝιου͕ద੾ʹॲཧ͞ΕΔ·Ͱ଴ͭ ɹඞཁ͕͋Γ·͢ʢҎ߱ͷηϯτϥϧɾϖϦϑΣϥϧؒͷॲཧ͸ಉ͡ߟ͑ํͰ͢ʣ
69. ϖϦϑΣϥϧʹ઀ଓ ϖϦϑΣϥϧʹ઀ଓ͢Δϝιου͕࣮ߦ͞ ΕͨޙͷσϦήʔτॲཧ ϖϦϑΣϥϧʹ઀ଓ͢Δϝιου
70. ઀ଓͨ͠ϖϦϑΣϥϧͷαʔϏεɾಛੑΛൃݟ αʔϏεʹඥͮ͘ಛੑΛൃݟ͢Δϝιου αʔϏεΛൃݟ͢Δϝιου αʔϏεΛൃݟ͢Δϝιου͕࣮ߦ͞ΕͨޙͷσϦήʔτॲཧ ಛੑΛൃݟ͢Δϝιου͕࣮ߦ͞ΕͨޙͷσϦήʔτॲཧ
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73. ϖϦϑΣϥϧͷ઀ଓΛղআ͢Δ ઀ଓղআϝιου ઀ଓղআϝιου͕࣮ߦ͞ΕͨޙͷσϦήʔτॲཧ
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76. ·ͱΊ • ௿͍ϨΠϠͷϥΠϒϥϦͰ͋ΔpyobjcΛར༻͢Δ͜ͱ΋ՄೳͰ͢ ✓ Objective-CͱϒϦοδ͢Δඞཁͷͳ͍ϝιου͸σίϨʔλΛͭ ͚ͯϒϦοδର৅֎ͱͨ͠ํ͕ྑ͍Ͱ͢ ✓ MainͷσΟεύονΩϡʔ͕ಈ͔ͳ͔ͬͨͷͰɺݸผʹΩϡʔΛ ࡞੒͢Ε͹ಈ࡞Մೳ
77. ࠓޙʹ޲͚ͯɿStay Homeத • pyobjc༻ʹࣗ࡞ͷίʔυΛॻ͖׵͑ • toio™ͷϖϦϑΣϥϧͷόʔδϣϯΞοϓରԠʢ2.0.0→2.1.0ʣ • WindowsରԠʢҰࡢ೔WindowsϚγϯΛखʹೖΕ·ͨ͠ʣ ରԠͨ͠಺༰͸BlogΛߋ৽͠·͢ Blog ɿ https://sandfishfactory.hatenablog.com/
78. ΍ͬͯΑ͔ͬͨ͜ͱ • ΍ͬͺΓϞϊ͕ಈָ͍ͬͯ͘͠ • PythonͰόΠτΦʔμΛૢ࡞͢ΔͳͲීஈͷ࢓ࣄͰ͸ؔΘͬͯͳ͔ͬ ͨͷͰ৽઱ͩͬͨ • ंྠͷ࠶ൃ໌͚ͩͬͨͲɺJavaScriptͷίʔυΛPythonʹஔ͖׵͑Δ ʹ͸Ͳ͏͢Δ͚ͩͬʁͬͯߟ͑ͨΒPythonͷ஌Βͳ͍͜ͱ͕ଟ͔ͬͨ
79. օ͞Μ΋BLEͰϩϘοττΠΛ੍ޚ͠Α͏ʂ
80. ͝ਗ਼ௌ͋Γ͕ͱ͏͍͟͝·ͨ͠ʂ Twitterɿ@sandfish03