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micro:bit をコマンドラインで使う
2020.01.12

YouTube 動画でポイントを説明しています。画像をクリックすると再生できます。

今回は、micro:bit の Python プログラミングをコマンドラインで行えるようにします。


音楽を聴きながら、micro:bit を操作しているので、構成図には色々記載されていますが、要は青枠内です。 OSには、Raspbian Stretch を使用しています。

MicroPython を動かすには、micro:bit にランタイムのはいったHEXファイルを転送する必要があります。
色々な方法があるのですが、mu エディターを使って手っ取り早く、転送を行ってしまいます。

■Muエディタのインストール
Muエディターは、プログラム初心者用のPythonCodeエディターです。
Ref. https://microbit.org/ja/guide/raspberry-pi/

$ sudo apt-get install mu -y

一番最初に、MicroPythonのランタイム(インタプリタ)をデバイスに転送する際に1回のみ使用します。 mu エディターを起動します。


コードを書かずにそのまま転送ボタンを押します。これで、muエディターの役割はおしまいです。


■MicroFS
BBC micro:bit上で動作するMicroPython用に用意されたコマンドラインツールです。
これにより、Pythonソースコードの転送が可能になります。
Ref.https://microfs.readthedocs.io/en/latest/
$ sudo pip3 install microfs
最新版にアップグレードする場合
$ sudo pip3 install --no-cache --upgrade microfs

MicroFSコマンドには短縮形の ufs を用います。mu エディターで初期転送を行った直後の様子を見てみると、 micro:bit内のMicroPythonファイルシステム上に、main.py という空のファイルが生成されています。
$ ufs ls
main.py
main.py は特別なファイルで、micro:bitを再起動すると、MicroPython はその main.py ファイルの内容を実行します。
HEXファイルは、MicroPythonファイルシステムの領域とは別の場所に転送されるようです。

■python コーディング
$ vi main.py
from microbit import *

display.scroll("Hello, World!")

$ ufs put main.py
micro:bit のリセットボタンを押すと、5x5のLED上を「Hello, World」の文字が流れます。

■Python コーディングエラーの検知

micro:bit はコーディングにエラーがあった場合、5x5のLED上にエラーメッセージを流します。
これを眺めて、ソースコードを修正するのは現実的ではありません。そこで、シリアルコンソール端末をインストールして、エラーを表示させます。

minicom:シリアルコンソール端末をインストールします。
$ sudo apt-get install minicom

micro:bitのデバイス名を調べます。
$ ls /dev/tty*

platformio をインストール済みであれば、簡単に見分けが付きます。
$ platformio device list
/dev/ttyACM0
------------
Hardware ID: USB VID:PID=0D28:0204 SER=90100074005b9901 LOCATION=1-1:1.1
Description: BBC micro:bit CMSIS-DAP - mbed Serial Port

/dev/ttyAMA0
------------
Hardware ID: 20201000.serial
Description: ttyAMA0

ボーレートを調べます。
$ stty < /dev/ttyACM0
speed 115200 baud; line = 0;
min = 0; time = 0;
-brkint -icrnl -imaxbel
-opost -onlcr
-isig -icanon -iexten -echo -echoe -echok -echoctl -echoke

下記のようなコーディングをしたとします。
$ vi main.py
from microbit import *

scroll("Hello, World!")
micro:bit に転送します。
$ ufs put main.py

minicom を起動して、micro:bitをリセットします。
$ minicom -b 115200 -o -D /dev/ttyACM0
MicroPython v1.9.2-34-gd64154c73 on 2017-09-01; micro:bit v1.0.1 with nRF51822
Type "help()" for more information.
>>> Traceback (most recent call last):
  File "__main__", line 3, in 
NameError: name 'scroll' is not defined
このように、エラーの箇所を簡単に見つけられます。
minicomを抜ける際には Ctrl-A、Qを選択してリセットせずに終了してください。

■micro:bit - クライアント間通信

応用例として、シリアルコンソールから文字を打ち込んで、micro:bit を操作してみます。
main.py にコードを書いてもよいのですが、習慣上、メインのファイルをいじるのは嫌なので、自作ライブラリー microbit_lib.py に飛ばす形にしてます。
$ vi main.py
from microbit_lib import *
main()
コンソールから、'a'を押すとLEDにハート、'b'でハッピー、'c'で私怒っちゃってますが表示されるプログラムです。また、'q'でループを抜けます。
$ vi microbit_lib.py
from microbit import display, Image, uart

QUIT = 113
img = { \
97:Image.HEART, \
98:Image.HAPPY, \
99:Image.ANGRY \
}

uart.init(baudrate=115200,bits=8,parity=None,stop=1,tx=None,rx=None)

def main():
    while True:
        if uart.any():
            s = uart.read()
            uart.write(s)
            key = ord(s)
            if key == QUIT:
                break
            elif key in img:
                display.show(img[key])
            else:
                continue
$ ufs put main.py
$ ufs put microbit_lib.py
$ minicom -b 115200 -o -D /dev/ttyACM0

micro:bit リセットスイッチを押して、コンソールからキー入力してみましょう。

■参考文献・用語解説
BBC micro:bit
英国BBCの教育向けシングルボードコンピュータです。micro:bitはプログラミング可能な小さなコンピューターで、学習や教育が楽しく簡単に出来るようにデザインされています。
ufs 使用例
$ ufs --help
$ ufs ls
$ ufs rm remote.py
$ ufs put path/to/local.py
$ ufs put /path/to/local.py remote.py
$ ufs get remote.py
$ ufs get remote.py local.py
HEXファイル
https://microbit-micropython.readthedocs.io/ja/latest/devguide/hexformat.html

CMSIS-DAP(Cortex Microcontroller Software Interface Standard Debug Access Port)
CMSIS(シーエムシス)とは、ARM社が標準化したCortex マイクロコントローラ ソフトウェア インタフェース規格のことです。

VNC設定
ラズパイにインストールしたMuエディタを、パソコンから使う場合に必要になります。 Raspbian Stretch を直接使う場合は不要です。

メニューアイコンから「設定」
→「Raspberry Piの設定」を開き、タブ「インターフェース」
→「VNC(Virtual Network Computing)」のラジオボタン「有効」をクリックして、「OK」ボタンをクリックします。
設定が反映されると、タスクバーの右側に「VNC」アイコンが表示されます。

続けてPC側の設定をします。
ブラウザで”VNC Viewere”を検索して、「Download VNC Viewere」のリンクを開きます。
Ref. https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/
開いたサイトで、PCのOSを選択し、「DOWNLOAD VNC VIEWER」ボタンをクリックします。

 Raspberry Pi(ラズベリー パイ)は、ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ。イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されている。
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