VS-RC003→Arduinoのシリアル解読


以前挫折してほったからしになっていた案件。
ArduinoとVS-RC003の安定したシリアル通信について、突然思い立ってリベンジ中です。

前回の挫折からもう3年も経っているのが驚きです。
ブログではあまり書いてきませんでしたが言語の勉強はチクチクと進めており、C言語、RASPBERRY PI、ROS、LINUX、PYTHONなどの入門書を2冊ぐらいずつ読んだところです。入門書ばかりで何も身にはついていませんが、少しは理解力が向上していると信じたいです。




今回のリベンジでは純粋にソフトウェアのことに集中できるよう、万全を期してArduino MEGAを購入しました。
Arduino MEGAはやや高いのですがハードウェアシリアルを複数扱うことができます。
ハードウェアシリアルが複数あることで、115200のスピードでVS-RC003とのシリアル通信の実験をしながら、
同時にUSB経由でPCでモニンタリングもできるというわけです!
ハードウェアの限界に悩まされなければ、あとはソフトの話なのでパズルゲームのように楽しめるはず・・・です。




ArduinoからVS-RC003に命令を書き込む場合には、115200のスピードのシリアルで文字列を一方的に送りつければ済む話です。あとは安定性をアップさせるための仕掛けをいれれば大丈夫でしょう。

一方、読み取りの方はグッと難易度があがります。
今回はシリアルの読み取りから攻略してみます。




読み取りにはクリアすべきいろいろな難題があります。

・VS-RC003は送った命令をエコーバックしてくるが、データとの区別はどうするか?
・Arduinoが扱えるシリアルデータは1バイトずつだが、文字列のシリアルパケットをどう受け取るか?
・リトルエンティアンのビックエンディアンへの入れ替えは?
・ASCIIコードから16進数への変換は?
・16進数から10進数への変換は?

などなど。絡まったテグスを解きほぐすように、順番に解決していく必要があります。




さっそく、VS-RC003の信号をArduinoで読み取るためのスケッチを書いて見ました。
シリアル仕様マニュアルの例にもある電圧の読み取りに挑戦です。
作業の途中経過がわかるよう、

・読み取った信号
・該当箇所のデータをビッグエンディアンに変更したもの
・それを10進数に置き換えたもの
・さらに換算し、電圧の数値として読み取れるように直したもの

のそれぞれを表示するようにしてみました。




実際のコードです。


// VS-RC003のシリアルを読み取るプログラム作例
// rコマンドで読み出し命令を出し、結果を変数VSmsgsに入れて表示する。
// 例では、r 2009dc 04で電圧を読み取る。
// 2009dc 02 00 xx yy が読み出されるが、xx yy の部分が、該当の電圧データとなる。
// また、リトルエンディアンからビッグエンティアンへ、
// さらにアスキーコードの16進数を数値に変換し、10進数に換算する。
// ArduinoのTX,RX(MEGAなら18,19番ピン、LeonardoやMICROなら1,0番ピン)を
// VS-RC003のRX,TXにそれぞれ配線する。5VとGNDもそれぞれ接続する。
// ※ UNO系等ではハードウェアシリアル(Serial1.begin())が使えないので注意。

int vcc1, vcc2, vcc3, vcc4;// 換算用の変数を宣言。
bool ERR;// 読み取りエラーのフラグ用変数を宣言。

void setup() {
Serial.begin(115200); // 115200bpsでPCモニタ用ポートを開く
Serial1.begin(115200);// 115200bpsでVS-RC003通信用ポートを開く
}

void loop() {
char VSmsgs[64];// 読み取ったシリアルを入れる配列を宣言。
Serial1.println("r 2009dc 04");//電圧を読み込む命令
delay(30);//このディレイが小さすぎると失敗しやすい。
if (Serial1.available() > 0 ) {
int i = 0; //文字配列カウンタ
int CRcounter = 0; //CR記号カウンタ。これが2回出たら1パケット終了。
int SHcounter = 0; //#記号カウンタ。これの2回目から本データ取得。(それまではエコーバックの文字列ということ。)
while (1) {
char data = Serial1.read();
VSmsgs[i] = data; //文字配列に文字を一個入れる。
i ++;
if (data == 0x23) { //#文字が出てきたら#カウンタを加算。
SHcounter ++;
if (SHcounter >= 2) {
i = 0; //#カウンタが2になったら、コールバック終了なので改めてデータを取る。
}
}
if (data == 0x0D) { //改行文字が出てきたらCRカウンタを加算。
CRcounter ++;
if (CRcounter >= 2) { //2回目の改行文字が出てきたら、データ取得完了し、換算と表示処理へ。
VSmsgs[i] = 0x00;//データにヌル終端を追加
Serial.println(VSmsgs);//取得データを表示。
Serial.print("Big endian : ");//以下、該当の電圧データをエンディアンを交換して表示する。
Serial.print(VSmsgs[16]);
Serial.print(VSmsgs[17]);
Serial.print(" ");
Serial.print(VSmsgs[13]);
Serial.println(VSmsgs[14]);
Serial.print("ASCII to HEX to DEC : ");

//以下、取得したASCIIコードを16進数に換算していく。
//その際、範囲にない文字であれば、エラーフラグを立てる。
if (VSmsgs[16] <= 0x2f) {//取得した文字が0よりも前の文字であればエラー。
ERR = 1;
}
else if (VSmsgs[16] >= 0x67) {//取得した文字がfよりも後の文字であればエラー。
ERR = 1;
}
else if (VSmsgs[16] >= 0x41) {
vcc1 = VSmsgs[16] - 0x57;//取得した文字がa以上であれば10からの数字に換算。
} else
{
vcc1 = VSmsgs[16] - 0x30;//それ以外であれば、0から9の数字に換算。
}

if (VSmsgs[17] <= 0x2f) {
ERR = 1;
}
else if (VSmsgs[17] >= 0x67) {
ERR = 1;
}
else if (VSmsgs[17] >= 0x41) {
vcc2 = VSmsgs[17] - 0x57;
} else
{
vcc2 = VSmsgs[17] - 0x30;
}

if (VSmsgs[13] <= 0x2f) {
ERR = 1;
}
else if (VSmsgs[13] >= 0x67) {
ERR = 1;
}
else if (VSmsgs[13] >= 0x41) {
vcc3 = VSmsgs[13] - 0x57;
} else
{
vcc3 = VSmsgs[13] - 0x30;
}

if (VSmsgs[14] <= 0x2f) {
ERR = 1;
}
else if (VSmsgs[14] >= 0x67) {
ERR = 1;
}
else if (VSmsgs[14] >= 0x41) {
vcc4 = VSmsgs[14] - 0x57;
} else
{
vcc4 = VSmsgs[14] - 0x30;
}

Serial.print(vcc1, DEC);//ビッグエンディアンに変更後の16進数を並べる。
Serial.print(" ");
Serial.print(vcc2, DEC);
Serial.print(" ");
Serial.print(vcc3, DEC);
Serial.print(" ");
Serial.println(vcc4, DEC);
Serial.print("VCC : ");
int vcc = vcc1 * 4096 + vcc2 * 256 + vcc3 * 16 + vcc4;//16進数を10進数に換算する。
Serial.print(vcc, DEC);//結果の数値を表示する。
Serial.println();
Serial1.flush();
break;
if (ERR = 1) {//取得データにエラーが出ていればエラーと表示する。
Serial.println("*** READ ERROR!! ***");
ERR = 0;
delay (100);
}
}
}
}
}
Serial.println();
delay (1);
}


実行結果は、PCシリアルモニタで見ると


2009dc 02 00 3c 0e
Big endian : 0e 3c
ASCII to HEX to DEC : 0 14 3 12
VCC : 3644

2009dc 02 00 33 0e
Big endian : 0e 33
ASCII to HEX to DEC : 0 14 3 3
VCC : 3635

2009dc 02 00 29 0e
Big endian : 0e 29
ASCII to HEX to DEC : 0 14 2 9
VCC : 3625
・・・


のような感じになります。
たぶん、結果の換算もうまくいっていると思います。

スケッチ文はかなり雑で下手くそですが、とりあえず基本ができてきたと思います。
これをベースに、使える関数にしていきたいと思います。
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arduino + SBDBT!


ファミタンクの無線のSBDBTへの切り替えをやっとやりました。
プログラムのバグを友人に教えてもらったりしつつ、動くところまで出来ました。
これで、次回のロボサバはバーチャロン用ツインスティックでアサルト的に操作して遊べる予定です。
さらにハードウェアにオムニホイールを導入すれば、サイバースレッド的な操作感も実現できます。
スケッチのベースは以前miconoさんに教えてもらったものです。(ありがとうございます!)




備忘メモとして、サンプルプログラムを上げておきます。
Wiiコントローラーの入力に応じて、arduinoのシリアルモニタに入力された数値と押されたキーを出力するものです。
(ファミタンク仕様のため、右ボタンをレバーとして表記してしまっていますがすみません。)
初歩的なプログラムですが、私のような電子工作の初心者にとってかなり重要なもので、これさえあればarduinoで作った電子工作ならなんでもかんでも即座にwiiリモコンで操作できるようになります。
ラジコンやロボットはもちろん、クアッドコプターに搭載するマジックハンドとか、LEDのイルミネーションを遠隔操作したりとか、誰でも思いつくような素朴なアイデアを、かなりのハードルの低さで実現できてしまいます♪(人として悪い事につかってはなりません。)

個人的には、レトロゲームをフィジカル化したような、動く卓上ゲームをいろいろ作りたいと思っています。




SBDBTはwii用ファームの「ソース Ver.130722」を使います。



【SBDBTとarduinoの接続】
SBDBT2番ピン:arduinoの3.3V
SBDBT3番ピン:arduinoのGND
SBDBT7番ピン:arduinoのシリアル信号入力(今回の例ではデジタル12番ピン)



【SBDBTの設定】
global.h 内の設定

#define PIN_CODE_DEFAULT "0000"
#define BOARD_SBDBT 1
#define BOARD_SBXBT 0

// Define the baud rate constants UART1
#define BAUDRATE1 9600
#define BRG_DIV1 4
#define BRGH1 1

// Define Hardware Flow Control UART1 (0:off 1:on)
#define UART1_HW_FLOW 0
#define UART1_TX_POLARITY 0 //(※反転なしなので注意。)
#define UART1_RX_POLARITY 0

#define WII_REMOTE_CONNECTION_SYNC 0

#define MODE_NO_INQUIRY 0

#define WII_REMOTE_REPORT_MODE 0x30
#define WII_REMOTE_REPORT_MODE_EXT 0x35

#define SERIAL_TRANSFER 2

#define SEND_ON_DIFFERENT_DATA 1
#define UART1_MINIMUM_INTERVAL 0

#define WII_REMOTE_HORIZONTAL 1
#define WII_REMOTE_ACC_SCALE 6
#define WII_REMOTE_ACC_DEADZONE 25
#define WII_CC_ANALOG_DEADZONE 25
#define NEUTRAL_DATA_SUPPRESS 1
#define NEUTRAL_ADDITIONAL_PACKETS 0


// Define the baud rate constants UART2 (Debug)
#define BAUDRATE2 115200
#define BRG_DIV2 4
#define BRGH2 1

// Define LED1 communication indicator on time(ms)
#define LED1_ON_COUNT 10




【arduinoのスケッチ】

//-------------------------------------------------------------

#include

#define MYRX 12 //デジタル12番ピンはソフトウェアシリアルRX
#define MYTX 11 //デジタル11番ピンはソフトウェアシリアルTX
SoftwareSerial mySerial(MYRX, MYTX);

unsigned char c[8];
unsigned long chksum;

void setup(){
mySerial.begin(9600);//SBDBTとArduinoは2400bps
Serial.begin(19200);//シリアルモニター表示
c[0]=0x80;//SBDBTからのシリアル信号の1個目は固定。
}

void loop(){
//まずは無線からシリアルを読み込む。c[1]とc[2]にキー入力が格納される。
int i;
if (mySerial.available() >= 8) { //8byte以上あるかチェック
if (mySerial.read() == 0x80){ //1byte読み込んで0x80のスタートビットかチェック
Serial.print(c[0],HEX);//16進数で数値を表示。
Serial.print(",");//コンマで区切る。
for (chksum=c[0],i=1;i<8;i++){//スタートビットは読み込み済みなので、次の7個のデータを読み込む。
c[i]= mySerial.read();
if(i<7) chksum+=c[i];
Serial.print(c[i],HEX);//16進数で数値を表示。
Serial.print(",");//}//コンマで区切る。
}
if(c[7]==(chksum & 0x7F)){//ボタン部分のみのチェックサムを簡易計算してみる。
Serial.println("check sum OK !");//チェックサムOKを表示。
}
else {
Serial.println("check sum * * ERROR * *");//ダメならエラーを表示。
}

//ここから、キー入力に応じて、メッセージを出す。
if(c[1] == 0x00 ){//何も押されていなければ静止
if(c[2] == 0x00 ){//何も押されていなければ静止
Serial.println("* STOP *");
}
}

if((c[1] & 0x10) == 0x10 ){//右トリガ:ショット(R2ボタン)
Serial.println("FIRE!!");
}
if((c[1] & 0x08 ) == 0x08 ){//右ボタン:照準センタリング(R1ボタン)
Serial.println("Centering");
}
if((c[1] & 0x02 ) == 0x02 ){//左ボタン:照準UP(L1ボタン)
Serial.println("Target_UP");
}
if((c[1] & 0x04 ) == 0x04 ){//左トリガ;照準DOWN(L2ボタン)
Serial.println("Target_DOWN");
}
if((c[2] & 0x01 ) == 0x01 ){//左レバー上(十字↓)
Serial.println("LEFTLEVER_UP");
}
if((c[2] & 0x02 ) == 0x02 ){//左レバー下(十字↑)
Serial.println("LEFTLEVER_DOWN");
}
if((c[2] & 0x10 ) == 0x10 ){//右レバー上(Xボタン)
Serial.println("RIGHTLEVER_UP");
}
if((c[2] & 0x20 ) == 0x20 ){//右レバー下(Bボタン)
Serial.println("RIGHTLEVER_DOWN");
}
}
}
}

//-------------------------------------------------------------

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arduino nano の外部電源


ArduinoNanoFront_3_lg.jpg
ArduinoNanoBack_3_lg.jpg


arduino nano にはDCプラグがありません。(一般的なarduino UNOやDuemilanoveには付いています。)
なのでUSB以外の外部電源を使おうとすると、ちょっとだけ戸惑います。
電源入力にはミニUSBしか使えないように見えますが、もちろん他の方法でも可能です。

「arduino nano 外部電源」の検索から答えが見つかるまでに少し時間がかかったので、メモにまとめておきました。




スイッチサイエンスさんの説明に書いてある通り なのですが、

Vinピン:
DCプラグと同じ機能。5V安定化していない電源はここに供給。7V~12V。
また、電源ジャックからの安定化前の電圧が出力される。

5Vピン:
外部装置で5Vに安定化された電源やUSB電源を供給可能。
普段は5V出力として使っているピンが、電源入力として使えるのがミソ。

ということです。

なので「arduino nano への外部電源は、7V~12Vの電源を、VinピンとGNDに接続する」が、正解です。




では、アルカリ4本の6Vでは動作しないのでしょうか?




こちらの記事の表だけを見て判断しますと、
arduino nanoをアルカリ4本(6V)では動かせないという結論になってしまうかもしれません。
が、同じページの脚注にヒントがあるように、レギュレーターを使う場合は大丈夫です。

秋月の5V安定化電源パック(100円) を使い、電池等からの入力を5Vに安定化し、arduino nanoの5V(Vcc)ピンとGNDに接続してもOKです。

前回の電子工作 では、RS304サーボも同じ電源で無事動作しました。




ちなみに、ロボゼロに乗せる場合には、サーボ用の電源からVinに接続すればOKということになります。

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ロボの知識で電子工作


th_P1090249.jpg

お土産物などで見かける、動く絵が入っているペン があります。
液体と小さなフィルム片などが入っていて、さかさまにしたり斜めにすることで中のモノが動き、それを見て楽しむアレです。
そのペンをコレクションしている方がおり、とあるお祝いの記念品としてそれ専用の電動スタンドを作成し、贈呈することになりました。
回転角度、回転スピード、静止時間を設定できるボリューム付きという、世界に一つだけのスタンドです。




th_P1090261.jpg

観光系やキャラモノだと、癒し系の楽しい雰囲気になります。
一定のテンポで動き続けるので、催眠術っぽい不思議な感覚があります。
ヌード系だと脱力感が倍増します。




ギアなどを組み合わせたカラクリで作ればより情緒があったのですが、
制作期間1週間で確実に仕上げるため、守備範囲であるRS304サーボとArduinoで動作するようにしました。

バッテリーは6Vアダプタもしくは単三×4本の自動切り替え式で、5Vレギュレーターを通しています。
制御はarduino nanoからのコマンド方式です。miconoさんの「Arduinoでロボゼロのサーボを動かしてみよう!(5)」の記事 のおかげで、設計時間が大幅短縮できました。

プログラムから設計、加工、材料調達まで、それぞれは簡単な作業ですが、今までの基礎知識と道具を総動員して作成しました。

商品としての市場価値は皆無だけど、お金には換えられない、そういういモノを素人でもつくれる面白さ^^

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SBDBTとarduinoの挫折終了


SBDBTのRCB信号(正論理)→Arduinoの低速シリアルで読む

というなんでもないようなことに悪戦苦闘中です。

ちょっとスクリプトがキタナイ気がするんですけど、
何とかそれらしく動くというところまで進みました。

Arduinoのシリアルモニタに、たとえば↑ボタンを押して離すと、

80,0,1,40,40,40,40,1,check sum OK !
80,0,0,40,40,40,40,0,check sum OK !

のように表示されます。
チェックサムは仮のもので、特にアナログパッドにはまだ対応できていません。
後ほどスケッチが完成したら、SBDBTのファームの設定含めてまとめようと思います。




途中経過とはいえ、Arduinoのシリアル通信での読み込み方の壁を越えられそうな状態なので、
ここまでのスケッチをメモがてら書き留めておきます。
(後でここのスクリプトにさかのぼる時に、ブログに上げておけば、ブログ記事という解説付きの確実なスクリプトをコピペで実行できるので便利です。自分のフォルダの中だと似たようなスクリプトが多すぎてゴミ屋敷状態です。)




以下スケッチ。


void setup(){
  Serial.begin(2400);
}
void loop(){
  int i;
  byte c[8];
  if (Serial.available() > 0) { //シリアルバッファにデータがあるかチェック
    c[0] = Serial.read();//バッファの先頭のデータを1個c[0]に代入
    if (c[0] != 0xFF){//データが0xFFのゴミだったら無視して読み込み直す
      if (c[0] == 0x80){//c[0]が0x80のスタートビットかチェック。見つけたら次へ。
        Serial.print(c[0],HEX);
        Serial.print(",");
        for (i=1;i<8;i++){//スタートビットは読み込み済みなので、次の7個のデータを読み込む。
          c[i]= Serial.read();
          if (c[i] == 0XFF){//データが0xFFのゴミだったら読み込み直すためにiを1もどす。
            i --;
          } 
          else {//データが0xFFのゴミではなければ、以下を実行。
            Serial.print(c[i],HEX);//16進数で数値を表示。
            Serial.print(",");
          }//コンマで区切る。
        }
        if(c[7]==c[1]+c[2]){//ボタン部分のみのチェックサムを簡易計算してみる。
          Serial.println("check sum OK !");//チェックサムOKを表示。
        }
        else
        {
          Serial.println("check sum * * ERROR * *");//ダメならエラーを表示。
        }
      }
    }
  }
}







課題
・バッファに8バイト溜まったら調べるようにしたら、なぜか
 キーのプレスとリリースのタイミングがズレてしまうことがあった。
 ので、1バイトあったら調べるようにしておいた。
・チェックサムのc[1]~c[6]までの合計の下位7ビット、の作り方を知らない。
 ので、今のところc[1]~c[2]の十字とABXYボタンだけでチェックサム。
・キーごとに分岐するように、関数を付け足す。
 その一般的で効率的な方法を調べる。

ということで、見ている方はちょっとモドカシイかもしれませんが、すみません。
Processingの勉強も平行して始めています。やりたい事にピッタリの言語に出会えたかもしれません。

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プロフィール

二名川(ニナガワ)

Author:二名川(ニナガワ)
ホビーロボットをレトロゲームが発展したものと捉えて楽しく遊び倒します。
子供が夢を見ている時間帯に稼働します。

宣伝:電子出版しました。
「コンソロイド ガイドブック」
46107_CONSOLOID_GUID_FACE_200.jpg





■作成中の機体
汎用ヒト型決戦遊具 ~RX計画~
RX-7.5 ゼロタンク
RRf-0.6 ゼニィ
RXM-7.9 ゼムネス
RX-7.5R 量産型ゼロタンク
RX-7.5Fp ファミタンク仮設1号
RX-7.7 ゼロキャノン
RX-7.8 ゼログレイ
SMS-0.1 ゼロライナー
以下続く

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