シリアル通信によるデバイス制御

はじめに

ここでは，Armadillo300を対象にシリアル通信を行うプログラムに関する知識を修得する． また，シリアル通信によってコマンド式のサーボ・センサをコントロールし，実機の扱いになれる．

概要

本ゼミは，以下の特徴をもったプログラミング演習である．

• シリアル通信に関するプログラミングを行う
• シリアル通信によるデバイス制御を行う

シリアル通信は広範囲に使われている技術である．本演習では，最も基礎となるRS-232C経由でのシリアル通信を対象とし，シリアル通信プログラミングの基礎を修得することを目的とする．

また，本演習ではシリアル通信を用いてハードウェアデバイスの制御を行う．ハードウェアを用いた場合，シミュレーション実験では現れないノイズや個体差が問題となってくる．本演習では実機を使用することで，この特有の問題を体験してもらう． ここで ハードウェアを制御する方法 は直接方式とコマンド方式がある．本演習ではシリアル通信を用いて制御を行うため，コマンド方式となる．

使用する実験機器

今回使用するデバイスを図1～5に示す．armadillo300単体を図1に示す．また図2にarmadillo300によって制御されるセンサ・アクチュエータとその制御デバイスを示す．センサコントローラ，サーボコントローラはarmadillo300からシリアル通信で送られてくるコマンドを解釈し，センサから情報取得およびサーボの動作を行う．その結果はシリアル通信でarmadillo300へ送られる．ここでarmadillo300のシリアルデバイスとコントローラのシリアルデバイス間で信号電圧に互換性がないためPC接続ボードによって信号電圧の変換を行っている．これらを使用した実験デバイスを図3～5に示す．実験デバイス前方には距離センサを1つ搭載し，アクチュエータを1つ搭載している．上部にはメータをプリントしており，アクチュエータはメータ上の針を駆動させる．

図1. Armadillo300

図2. サーボ・センサコントローラ

図3. 使用機器前方図

図4. 使用機器上方図

図5. 使用機器後方図

構成

シリアル通信によるデバイス制御ゼミの構成は以下のようになる．

1. 準備

• ゼミを行うためのデバイスの準備

2. サーボプログラミング

• サーボ動作を行うプログラミング

3. センサプログラミング

• センサからの情報取得を行うプログラミング

4. センサ・サーボプログラミング

• センサを使って情報取得をし，それをもとにサーボを動作させるプログラミング

演習前に一読願う情報

• viの使用方法

  viの操作に慣れていない場合には この章 を読んでviを扱えるようにしておく． また，演習中にプログラムを打ち込みながらこの章を読み，viによる入力に慣れる．

• シリアル通信プログラム概説

  シリアル通信プログラムの概要と雛形．内容は，丸覚えでかまわない．本章では，丸覚えをすべきところを中心に記述している．特に実際にプログラムをしなくてもかまわない．掲載しているプログラムはhelloを表示するものであるが，センサ・サーボコントローラには文字表示能力はない．そのため，掲載しているプログラムを実行しても何も起こらない．

プログラム演習

基本的には，基本的には，まずサンプルプログラムを打ち込み，コンパイル・実行してみる．その後，概要や参考情報を見ながら理解を深める．

実験準備

実験の準備 を行う．

サーボ駆動プログラムの作成

サーボ駆動プログラムの作成 を行い，サーボの制御に関して実体験する．

センサ情報取得プログラムの作成

センサ情報取得プログラムの作成 を行い，センサからのデータ取得方法に関して実体験する．

センサ・サーボ制御プログラムの作成

センサ・サーボ制御プログラムの作成 を行い，センサとサーボを両方使用するプログラムを作成する．サンプルプログラム等はなく，自分で考え作成してみる．