Comm Tech Festival .NET Micro Framework (プラレールと電子工作) SoM Embedded Plarail

1. Comm Tech Festival
.NET Micro Framework (プラレールと電子工作)
SoM Embedded Plarail
2015/09/26
TMCN Technical Evangelist / Oracle ACE / Microsoft MVP for WPD
初音玲

2. 自己紹介 はつね あきら
仕事略歴
IT企業で働いています（企画、設計、アプリ作成、DB構築）
個人略歴
TMCNテクニカルエヴァンジェリスト
Microsoft MVP (2008/04-2016/03)
Oracle ACE (2008/04-:日本で２人目
世界中のAED位置を提供するサービスを個人展開中
[AEDオープンデータプラットフォーム]で検索！
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3. アジェンダ
Plaraceについて
.NET Micro Framework
使用部品
回路
制御コード
注意点
まとめ

4. Plaraceについて

5. Plarace - https://makershub.jp/make/1012

6. Plarace
.NET Micro Framework
Bluetooth MotorDriver
.NET Micro Framework
Bluetooth MotorDriver

7. Plarace –どう測定する？
.NET Micro Framework
Bluetooth MotorDriver
.NET Micro Framework
Bluetooth MotorDriver

8. どう測定する？
足が速い子の特徴
腕振り
肘の角度は90度、左右にぶれず腕全体で
ももあげ
骨盤の位置まで、ももが上がる
Kinect v2で測定しよう！
肩、肘、手の３点を動力学的に測定
左右の位相も測定
両ひざのY軸方向の動作ベクトル測定
左右の位相も測定
２人同時に！

9. どう走らせる？
Kinect v2で測定
測定結果は時速換算
どうせだったら0km/h~255km/h
時速をバイナリ値に変換して送信
Bluetoothでシリアル通信
受信したバイナリ値を0v～2.55vに変換
つまりそのまま
モーターを駆動
1.5v規格だけど3.0vくらいは平気
プロトタイプでは5v流して焦げた

10. .NET Micro Framework

11. .NET Micro Frameworkのアーキテクチャ
プロセッサー
HAL (Hardware Abstraction Layer)
PAL (Platform Abstraction Layer)
CLR (Common Language Runtime)
クラスライブラリ
アプリケーション(VB.NET / C#)

12. .NET Micro Frameworkが動くハードウェア
.NET Gadgeteer

13. .NET Micro Frameworkが動くハードウェア
Netduino Plus 2 / Netduino 3
BuildInsiderで解説記事連載中→http://bit.ly/netduino2
http://bit.ly/netduino2

14. .NET Micro Frameworkが動くハードウェア
GR-Peach / GR-Sakura
BuildInsiderに解説記事あります
http://www.buildinsider.net/small/netduino/08

15. FEZのSystem on Module (SoM)

16. 開発環境
Visual Studio Community 2015
Visual Studio Community 2013
.NET Micro Framework SDK v4.3 (QFE2-RTM)
http://netmf.codeplex.com/
ハードに合わせたSDK
Netduino SDK v4.3.2.1 (May 2015)
http://cdn.netduino.com/downloads/netduinosdk/netduinosdk.exe
GHI Electronics NETMF SDK 2015 R1
https://www.ghielectronics.com/support/netmf/sdk/38/ghi-electronics-netmf-sdk-2015-r1

17. Windows 10時代の.NET Micro Frameworkの位置づけ
Windows 10
Phone Small Tablet
2-in-1s
(Tablet or Laptop)
Desktops
& All-in-OnesPhablet Large Tablet
Classic
Laptop
Xbox IoTSurface
Hub
Holographi
c

18. Windows 10時代の.NET Micro Frameworkの位置づけ
Windows 10 IoT Coreよりも小さい.NET Micro Framework
項目 .NET Micro Framework Windows 10 IoT Core
特徴 超小型機器向け 現状、Raspberry Pi 2向け
用途 リモコン、家電、車載、各種制御機器、
センサー制御デバイス
店舗、工場、シンクライアント、医療、セキュリティ
提供製品 .NET Micro Framework v4.3 -
CPUアーキ
テクチャ
ARM、x86、その他 ARM、x86
必要メモリ 256KB Flash ROM以上
64KB RAM以上
ディスク空き容量2GB以上
256MB RAM以上
開発言語 VB.NET / C# Universal Windows Platformアプリが作れる言語
ライセンス Apache V2 -

19. Windows 10時代の.NET Micro Frameworkの位置づけ
Windows 10 IoT Coreよりも小さい.NET Micro Framework
.NET Micro Frameworkの次版では
support for (converging with) the new Universal Windows
Platform (UWP) APIs for GPIO, I2C, PWM, SPI, ADC, etc.

20. 使用部品

21. System on Module
FEZ Cerb40 II
http://tinyclr.jp/products/.netgadgeteer-mainboard.htm#FEZ_Cerb40_II_Board
3,200円

22. Motor Driver
MP4212互換 FETモジュール モータードライバーMP4207
http://it-densi.ocnk.net/product/7
1,000円(4個セット)

23. Bluetooth to Serial Converter
SBDBT
http://www.runele.com/ca1/8/
4,096円

24. Bluetooth USB Adapter
PLANEX BT-Micro4
http://www.amazon.co.jp/dp/B0071TE1G2
1,450円

25. 電源回り
006Pアルカリ電池9V
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gB-03257/
100円

26. 電源回り
バッテリスナップ縦型カバー付
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00207/
20円

27. 電源回り
低損失三端子レギュレーター 5V1A TA4805S
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00537/
100円
0.1μF 47μFTA4805S
9V IN 5V OUT

28. プラレール車両

29. 回路

30. 回路

31. 3.3V
GND
GND
9V→5V電源
PC9 PC8
PC7(UART6_RX)
PC6(UART6_TX)
回路 (簡略図)

32. 制御コード

33. 制御コード
変数宣言
private static OutputPort Power = new OutputPort(GHI.Pins.FEZCerb40II.Gpio.PC9, false);
private static OutputPort PowerH = new OutputPort(GHI.Pins.FEZCerb40II.Gpio.PC8, false);
private static OutputPort BleOn = new OutputPort(GHI.Pins.FEZCerb40II.Gpio.PA8, false);
private static SerialPort Serial = new SerialPort("COM1", 9800, Parity.None, 8, StopBits.One);
private static uint MotorPower = 0;

34. 制御コード
メインルーチン
public static void Main()
{
Serial.DataReceived += Serial_DataReceived;
BleOn.Write(true);
Serial.Open();
PowerH.Write(true);
for (int index = 0; index < 25; index++)
{
PowerOn(20);
}
while (true)
{
try
{
if (!Serial.IsOpen)
{
Serial.Open();
}
var value = (int)MotorPower;
PowerOn(value);
}
catch (Exception ex)
{
var mes = ex.Message;
}
}
}

35. 制御コード
受信部
private static void Serial_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
try
{
var serial = (SerialPort)sender;
var data = new byte[10];
var cmd = serial.Read(data, 0, data.Length);
MotorPower = (uint)((uint)data[0] / 10);
if (MotorPower>20)
{
MotorPower = 20;
}
}
catch (Exception ex)
{
var mes = ex.Message;
}
}

36. 制御コード
PWMもどき
private static void PowerOn(int value)
{
try
{
if (value > 0)
{
Power.Write(true);
Thread.Sleep(value);
}
if (value < 20)
{
Power.Write(false);
Thread.Sleep(20 - value);
}
}
catch (Exception ex)
{
}
}

37. 制御コード
http://bit.ly/PlaraceDriver

38. 注意点

39. 注意点
組み込みは電源がキモ→電圧は十分でも電流(今回は500mAくらい？)は？
降圧回路の最大電流は足りていますか？
今回→低損失三端子レギュレーター 5V1A TA4805Sで最大1A出力
電池は一定の電流というよりも必要な分（最大は決まっている）を出力。
9V電池だと350mA/hくらいなので、1000mA出力しちゃうと20分くらいで終わってしまうかも。
昇圧回路の最大電流は足りていますか？
3V→5Vで最大350mAくらいのものが多い。足ります？
必要な抵抗やコンデンサーはちゃんと入れよう
電源ラインにはコンデンサーいれてノイズ対策
モータードライバーも(FETなので)ゲートに抵抗が必要
→FET使うときは共振による誤動作防止で必須。省略したら不安定

40. まとめ

41. まとめ
System on Module使って電子工作楽しい
VB.NET / C#でコードが書けるの楽しい
Visual Studioでリモートデバッグできて楽
現在の選択肢は、.NET Micro Framework一択だよ！
Raspberry Pi 2とか大きすぎ
.NET MF v4.4でのUWP APIサポートが楽しみですね！

42. FIN
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