2016年11月12日 PyCon mini Hiroshima 2016 + IoTLT広島

1. 電子工作のためのPython
MicroPython on the ESP8266
2016年11月12日
PyCon mini Hiroshima 2016 + IoTLT広島
西本卓也 @24motz / nishimotz@gmail.com
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2. 光線銃ゲーム！
• 銃（ライト）を当てて開始
• チャンスは5回
• カウントダウン（5〜10秒）
• 敵がきた！
• 音：ピーピーピー
• 体をそらして、銃を撃って
• 補給カプセルが届いた！
• 音：プー
• 体を近づけて、銃を撃たないで
• https://github.com/nishimotz/micropython_demo
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ESPr One (ESP-WROOM-02)
温度センサー
明るさセンサー
超音波距離センサー
圧電ブザー
白黒モニター(128x64)

3. 軽量スクリプト言語
• NodeMcu (eLua + node.jsの影響)
• mruby/c (ruby on PSoC5)
• IchigoJam (低価格BASICパソコン)
• MicroPython (Python3を軽量化)
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4. むかしのPC、いまのマイコン
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• NEC TK-80 (1976年) 8bit 2MHz
• NEC PC-9801RA (1989年) 32bit 16MHz
• Arduino (2005年-) 8bit 16MHz
• PCとマイコン : 経験の拡大
• 適材適所、違い、本質

5. PythonでPCからマイコンまで
• iPhone / iPad
• Pythonista for iOS
• PC / サーバー / データサイエンス / Deep Learning
• Windows, Mac, Linux
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6. Google Cloud Vision API
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7. Raspberry Pi
• 教育用コンピューター
• 2012年 英国の非営利組織
• 2016年9月 1000万台突破
• Linux (Raspbian) → Scratch, Mathematica, Python
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8. 超音波距離センサー
• 出した音が反射して返るまでの時間
• 音の速さをかけて2で割ると距離
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️

9. Pythonで汎用入出力
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import time, RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setup(TRIG,GPIO.OUT)
GPIO.setup(ECHO,GPIO.IN)
GPIO.output(TRIG, GPIO.HIGH)
time.sleep(0.00001)
GPIO.output(TRIG, GPIO.LOW)
while GPIO.input(ECHO) == GPIO.LOW:
off_time = time.time()
while GPIO.input(ECHO) == GPIO.HIGH:
on_time = time.time()

10. スマートフォンの技術
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• Raspberry Pi 3 Model B
• 1.2GHz 64-bit 4core ARMv8 CPU (Broadcom)
• 1GB RAM
• MicroSD スロット
• WiFi / Bluetooth / Ethernet
• HDMI / USB / Audio
• GPIO
• DSI
• ソフトウェア開発
• PCやサーバーと同じ

11. フィジカルコンピューティング
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• Arduino
• ワンボードマイコン
• 2005年 イタリア 教育現場から
• オープン
• 互換機
• 拡張シールド
• 無料の開発環境
• Windows/Mac対応
• C++風のプログラミング言語
• PCとUSBで接続できる

12. Arduino Uno
• CPU: AVR ATmega328P
• むかしのPCの性能
• フラッシュメモリ: 32KB
• 1GB(RasPi3)の約32分の1
• クロック周波数: 16MHz
• 1.2GHz(RasPi3)の約75分の1
• 消費電力は少ない
• 電池寿命、熱対策など有利
• スイッチオンで書き込んだプログラムだけ「走る」
• 特別なプログラミング環境
• ネットワーク機能の不足
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13. Espressif ESP8266
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• 中国製 低価格 WiFi モジュール
• マイコンに通信機能を
• Arduinoに接続
• シリアル接続 + AT コマンド
• 中身が解析された
• Arduino Uno より高性能(80MHz)
• gccでソフトウェアが開発可能
• オープンソースSDK
• 公式SDK
• ESP8266自身がArduino IDEの対象に

14. ESP-WROOM-02
• 日本の工事設計認証(技適)取得
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ESPr Developer
（ESP-WROOM-02
開発ボード）
ESPr One
（Arduino Uno同一形状
ESP-WROOM-02開発ボード）
ESP-WROOM-02
USBシリアル変換、MicroUSB、電源回路
ユーザースイッチ、ユーザーLED

15. ESP-WROOM-02開発ボードを
Arduino IDEで開発する方法
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16. ESPr Oneの青いLEDを点滅
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void setup() {
pinMode(14,OUTPUT);
digitalWrite(14,HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(14,LOW);
delay(1000);
digitalWrite(14,HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(14,LOW);
}
void loop() {
}
• PCからMicroUSBで電源と通信
• GPIO14が青いLED
• Reset Method = nodemcu 書込モード切替不要

17. Arduino IDEとPython
• Arduino IDE
• 書き換えるたびにコンパイルして転送
• WiFi にたどり着くまでが長そう
• Python
• 入力してすぐに実行
• REPL : Read-Eval-Print Loop
• ソースをコピーして実行
• 従来のPython
• 少ないメモリと遅いCPUでは動かない
• OSが必要（Raspberry Pi はLinuxが動作）
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18. MicroPython by Damien George
18https://www.youtube.com/watch?v=EvGhPmPPzko

19. MicroPythonの動く環境
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2013年 PyBoard 2016年 ESP8266
STM32F4DISCOVERY (ARM Cortex-M4)
GitHub で公開
Unix 移植版
各種マイコンへの移植
走る無線ルーター
（PyCon JP 2016 LT）

20. esptoolによるインストール
https://micropython.org/download/
→ esp8266-20161017-v1.8.5.bin
$ sudo python2 -m pip install esptool
$ esptool.py
-p /dev/cu.usbserial-DN01J32J --baud 460800
write_flash --flash_size=8m
0 esp8266-20161017-v1.8.5.bin
Mac or Linux (Raspberry Pi)
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21. シリアル接続（ターミナル）
$ sudo port install picocom
$ picocom --baud 115200 /dev/cu.usbserial-DN01J32J
Ctrl-A Ctrl-Z で終了
$ screen /dev/cu.usbserial-DN01J32J 115200
Windows は TeraTerm など
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22. Hello MicroPython
Terminal ready
>>> print('Hello MicroPython')
Hello MicroPython
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23. ペーストモード Ctrl-E / Ctrl-D
import machine
pin14 = machine.Pin(14, machine.Pin.OUT)
pin14.value(1)
paste mode; Ctrl-C to cancel, Ctrl-D to finish
=== import machine
=== pin14 = machine.Pin(14, machine.Pin.OUT)
=== pin14.value(1)
===
>>>
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Copy
Paste
Ctrl+D
Ctrl+E

24. ペーストモードでない場合
>>> if True:
... print('hello')
...
hello
>>>
CPython の対話モードとは違う挙動
ipython とだいたい同じ
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ブロックで自動的にインデント
Backspace Enter でブロック終了

25. コード補完と履歴
>>> p
[tab]
>>> pin14
. [tab]
>>> pin14.
init value low high
irq IN OUT OPEN_DRAIN
PULL_UP IRQ_RISING IRQ_FALLING
>>> pin14.low()
>>> pin14.high() → 上矢印キーで pin14.low() 呼び出し
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26. WiFi APを有効化
import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF) # station
sta_if.active(False)
ap_if = network.WLAN(network.AP_IF) # access point
ap_if.active(True)
ap_if.ifconfig()
('192.168.4.1', '255.255.255.0', '192.168.4.1', '192.168.1.1')
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27. APにMacをつないでみる
SSID : MicroPython-xxxxxx Password : micropythoN
$ ping 192.168.4.1
PING 192.168.4.1 (192.168.4.1): 56 data bytes
64 bytes from 192.168.4.1: icmp_seq=0 ttl=255 time=0.872 ms
64 bytes from 192.168.4.1: icmp_seq=1 ttl=255 time=117.740 ms
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ESP8266
Mac
無線
ルーター
APSTA

28. ESP8266のSTAとAP
• 同時に使えるがMacからはESP8266だけ見える
2828
インター
ネット
ESP8266
Mac無線
ルーター
APSTA

29. STAだけを有効化
2929
インター
ネット
ESP8266
Mac
無線
ルーター
APSTA
サーバー

30. 30
def server():

31. ブラウザから確認
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>>> server()
listening on ('0.0.0.0', 80)
client connected from ('192.168.4.2', 60403)
Ctrl-Cで停止
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 9, in server
KeyboardInterrupt:

32. 独自のファイルシステム
>>> import os
>>> os.
__name__ uname urandom dupterm
dupterm_notify VfsFat listdir mkdir
rmdir chdir getcwd remove
rename stat statvfs umount
>>> os.listdir()
['boot.py', 'port_config.py', 'led.py', 'httpd.py', 'ssd1306.py']
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boot.py と main.py は起動時に実行

33. WebREPL
• webrepl.html を入手してブラウザで実行
• ファイルのアップロード、ダウンロード
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34. まとめ : MicroPython & ESPr One
• 言語としては同じPython
• デジタル入出力のデバイスを扱うライブラリ
• ターミナル、エディタ、ブラウザで開発
• 開発にも運用にも役立つWiFi
• ESPr One
• MicroUSBケーブル、モバイルバッテリーがあれば
• LED点滅（Lチカ）→パーツで拡張
• ブレッドボードでプロトタイピング
• Pythonの始め方のひとつに
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