2021年4月30日金曜日

WS2812BなLEDリングを買ってみた

 たまたまAliexpressを見ていたらフルカラーシリアルLEDが12個乗ったLEDリングが1.25ドルで売っていたのでついポチってしまった。

端子などの付属品も一切ついてなかった。しかし安いぞ…
搭載チップはWS2812Bらしい。

CJMCU-2812B-12
ちゃんとLED一つ一つにセラコンがついていた。NeoPixel Ringに似てるけど一回り大きい。
内径35mm、外形50mmだった。
CJMCU-2812B-12
裏面には2.54ピッチでパットが出ているのみ。CJMCU-2812B-12っぽい？

とりあえずこのままだと動作確認もしにくいのでコネクタを付けてみた。
ちょうど手持ちのXHコネクタがピッチぴったりである。
コネクタのピンを曲げてこんな感じにハンダしてみた。

とりえずArduinoでのNeoPixelライブラリで動作確認してみた。RGBのLEDを抵抗で色調調節するよりは全灯でもきれいに光るなぁ。
配線も簡単で便利だ。




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2021年4月17日土曜日

MJPG-Streamerの代替としてµStreamerを試してみた。

 前にMJPG-StreamerでWiFiなFPVカメラにすると遅延がどのぐらい出るのかを試してみたんだけど、そのときは解像度320x240の15FPSで行けそうなぐらいだった。
µStreamerを使うとカメラのハードウェアエンコード機能を使えたりするらしいので、この機能でどのぐらい低遅延になるのかを試してみた。

µStreamerはラズパイに最適化されていてラズパイカメラでもMJPG-Streamerより性能が出るらしいんだけど今回は前回試したときと同じBeagleBone BlueとUVC対応Webカメラで試してみた。

まずはBBBlueのOSのアップデート。だいぶ放置していたので今回はeMMCのOSをまるごとアップデートすることに。OSはこちらからダウンロードした。
今回はeMMCのOSをまるごと入れ替えたかったので、consoleフォルダの中のbone-eMMC-flasherから始まるイメージファイルを使用した。ダウンロード後に解凍するとimgファイルができるのでラズパイ用の書込ツールでimgファイルを適当なSDカードに書き込んだ。

あとはBeagleBone Blueに差し込んでSDボタンを押しながら電源を入れるだけ。LEDが５分ぐらい流れたあとに全点灯して少しするとLEDが消えるので、LEDが全部消えたら(ACアダプタ使用時は緑色だけついた状態)電源を抜いてmicroSDカードを抜いて完成。

電源を入れるとeMMCから新しいOSが起動する。

次に本題のμStreamerをビルドする。MJPG-Streamerのようにapt-getだけでは入れられなかったのでGithubの手順通りにビルドした。手順と一緒にMJPG-streamerとの比較が乗ってるので置き換えを狙っていそうな感じ？確かにMJPG-streamerはラズパイではよく使用例があるんだけどあんまり更新されてなさそうだし…

まずは必要なパッケージをインストール

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential libevent-dev libjpeg-dev libbsd-dev make usbutils

ustreamer本体をダウンロードしてビルド

git clone --depth=1 https://github.com/pikvm/ustreamer
cd ustreamer
make

ビルドに2分ぐらいかかった。

Webカメラを繋げて起動してみる。BeagleBone BlueにACアダプタ接続するの忘れずに(ACアダプタかバッテリがないとUSBポートの電圧が不安定でカメラがうまく起動できない)
今回は前回と同じくC270を使用した。これも一応MJPEGのハードウェアエンコード対応しているらしい。

./ustreamer -m MJPEG -c HW -f 15 -s 0.0.0.0 -p 8080

これでUSBとBeagleBoneをPCに繋いでる場合はhttp://192.168.7.2:8080にアクセスするとµStreamerのページが表示されるはず。
/streamをクリックすると映像が見れる。

デフォルトの640x480でも結構レスポンスが良さそうなので前回同様測定してみた。

解像度640x480の15FPSでも0.25秒だった。ちなみに1280x720でも0.23秒だったのでハードウェアエンコードが効いている感じがある。さらにはFPSを30に上げてみても0.25秒だったので、ハードウェアエンコードができる設定であれば帯域が十分にあれば変わらなそう。(25FPSとかに設定してもC270の設定にないのでFPS30に自動で変更されている)
ちなみにCPU使用率は720Pの30FPS設定でも10%ぐらいだった。

H264のハードウェアエンコード対応のカメラだったら帯域を食わなくていいのかなぁ
でもお高い…
ちなみにSJ4000をUSBカメラモードで使うと遅延が0.31秒ぐらいの遅延だったのでカメラによっても遅延が変わるっぽい。

やっぱりFPVとかやるなら広角レンズのほうが良さそう。C270にワイドレンズつけてもそこまで広がらないからなんかいいのないかなぁ。

μStreamerの方はビルドが面倒かもしれないけどすぐビルドが終わるし、使い勝手もMJPG-streamerとあまり変わらないので置き換えアプリケーションとしてはいいかもしれない。ラズパイに最適化されているらしいので今度はラズパイカメラでh.264での遅延を試してみようかな。

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2021年4月10日土曜日

Arduinoでi2cスレーブデバイスを作ってみる

 Arduino同士でI2Cのマスタとスレーブとして通信するとき、よくシリアル通信みたいな使い方を見かけるんだけど、I2C接続のセンサとかみたいにI2Cのレジスタを指定して読み書きできないか試してみた。

いろんなサンプルを見ているとI2C通信って一番最初にレジスタのアドレスを送って、その後に書き込みたいデータを送っているような感じ。読み込みの際も最初は読み込みたい先頭のアドレスを送っている感じ？

というわけでレジスタの範囲を指定して読み書きできるようなスケッチを作ってみた。

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>

#define SLAVE_ADDRESS 0x38

#define DEBUG
//#define DISABLE_INTERNAL_PULLUP

//使用するレジスタ範囲指定
#define I2C_REG_ROW 3
#define I2C_REG_COL 4
uint8_t I2C_REG[I2C_REG_ROW][I2C_REG_COL];

//読み書きするレジスタアドレス
uint8_t REG_SELECTED;

//i2c受信イベント
void receiveEvent(int _length) {
  //1byte目を読み込む(レジスタアドレス指定)
  REG_SELECTED = Wire.read();
  uint8_t startRow = REG_SELECTED >> 4;
  uint8_t startCol = (REG_SELECTED & 0x0F);
  
  #ifdef DEBUG
  Serial.print("REG:");
  Serial.println(REG_SELECTED, HEX);
  #endif
  
  while (Wire.available() > 0) {
    if(startRow < I2C_REG_ROW && startCol < I2C_REG_COL){
      I2C_REG[startRow][startCol] = Wire.read();
      #ifdef DEBUG
      Serial.print("Write:");
      Serial.println(I2C_REG[startRow][startCol], HEX);
      #endif
    }else{
      Wire.read();
    }
    ++startCol;
  }
}


void requestEvent() {
  uint8_t startRow = REG_SELECTED >> 4;
  uint8_t startCol = (REG_SELECTED & 0x0F);
  if(startRow < I2C_REG_ROW && startCol < I2C_REG_COL){
    Wire.write(&I2C_REG[startRow][startCol], I2C_REG_COL - startCol);
  }
}


void setup() {
  //SlaveでWireライブラリを初期化
  Wire.begin(SLAVE_ADDRESS);
  //イベント設定
  Wire.onReceive(receiveEvent);
  Wire.onRequest(requestEvent);
  
  //内蔵プルアップ無効にする場合
  #ifdef DISABLE_INTERNAL_PULLUP
  pinMode(SDA, INPUT);
  pinMode(SCL, INPUT);
  #endif
  
  #ifdef DEBUG
  Serial.begin(115200);
  #endif
}

void loop() {
  
}

とりあえずArduino UNOとかのAtmega 328pデバイスで動くはず。

全部のレジスタ使いたいわけじゃなかったので使用できるレジスタの範囲を2次元配列でI2C_REG_ROWとI2C_REG_COLで指定する形にしてみた。もっときれいな実装方法あるかもしれないけど…
レジスタの範囲指定は0x00起点で何行、何列みたいな指定。
素人プログラムなのでおかしいところとか上手く動かないかもしれないところがあるかもしれない。

動作確認はRaspberry Pi 3BとArduino Microで行った。
ラズパイは3.3V、Arduinoは5Vなのでレベル変換するか、Arduino側の内蔵プルアップを無効にして(#define DISABLE_INTERNAL_PULLUPのコメントアウトを外す)Raspberry PiのI2Cに直結しても行けるかも？(無保証)
今回はレベルコンバータのLVCNV-I2Cを使用してテストを行った。A側にArduino、B側にラズパイをつなぐ。

ラズパイで"i2cdetect -y 1"をしてみる。

するとこんな感じでArduinoが認識された。Arduino側にはFFが送られてきていた。
i2cdetectは全アドレスにFFを送ってデバイスとしての応答があるかどうかを見ている？

次はi2cdumpしてみる

スケッチで指定したレジスタ範囲以外も全部0が送られている。
特に何も送らなければ0として認識するのかな。
つぎはi2csetで0x10から4Byte分適当なデータを書き込んでからdumpしてみる。
ちゃんと書き込んだのが読めてる。ちなみにレジスタ範囲指定外に書き込んでも無視されるはず。

とりあえず必要な機能が揃ったのでこれでいいかなー
レジスタをloop内とかで書き換えてもちゃんとi2c経由で読めるのかは未確認だけど…
これでI2C接続のモータドライバとか作ってラズパイで遊んだりできるかも。センサとかつければセンサの値を処理してからラズパイに渡したりもできるし。
昔使っていたI2Cのモータドライバより高性能なものが作れそう。

ちなみにESP32は今のところ標準ライブラリではi2cスレーブになれないらしいので、外部ライブラリを使う必要あるみたい。
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