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QRCode Scanner
2025.03.25

YouTube でも紹介しています。画像をクリックすると再生できます。

最近はQRコードを読込み、取得したURLにアクセスして各種申請をする機会が増えています。 スマホはカメラが付いているのでQRコードリーダーアプリをインスト―ルして簡単に読取ることができます。 また、Windows標準のカメラアプリにQRコードを読み取る機能があるので、WEBカメラを取付ければQRコードを取得できます。

ESP32等のマイコンボードの場合は、M5STACK用I2Cバーコードスキャナーを利用することで簡単にQRコードを読取ることができます。
M5系マイコンボードはそのままGROVE接続すればよいのですが、ここではQROVE-QWIIC変換ケーブルを用いて、QWIICコネクタが実装されているマイコンボードを使っています。 構成図にあるように、WiFiルータ経由でパソコン上のTELNET端末にQRコードに含まれるURLを表示するようにしています。

M5STACKからは数種類のバーコードスキャナーが販売されていますが、今回はスイッチ切替でI2CあるいはUART接続が可能な下記のUNIT QRCodeを使いました。


解像度 640 x 480のCMOS QR コードキャプチャエンジンとバス変換用MCU の STM32F030 を内蔵した 1次元/2次元コードスキャナーユニットです。通信インターフェースをトグルスイッチでI2C /UARTに切り替えられます。

2次元コード 3種類、1次元コード 8種類に対応、ファームウェアもアップグレード可能です。スキャントリガーボタン、ブザー、補助LED照明を搭載しており、焦点合わせ/照準の状態をブザーと緑色LEDで知らせます。

トリガーモードを連続/マニュアル動作にプログラミングで設定できます。 バーコードのスキャンが必要な物流業、小売業、製造業などの分野に向いています。




スライドスイッチで通信方式をI2C/UARTに切り替えることができます。今回はI2Cを使用します。


出力ポートがGROVEコネクタになっているので、GROVE-QWIIC変換ケーブルを使って、ESP32に接続します。




スキャナ・ユニットは内部で5Vから3.3Vに変換しているので、ESP32のQWIICコネクタ出力3.3Vをそのまま使用できます。

●GroundStudio Carbon D4
ESP32マイコンには、DigiKey Japanで特価販売されていたCarbon D4を用いています。 他にも、AdafruitやSparkfunのマイコンにはQWIICコネクタを持つ製品が販売されていますので探してみてください。


Datasheet
GroundStudio/GroundStudio_Carbon_D4


データシートのスタンプが示すように、こちらルーマニア製のボードです。
ボードの中心にQWIICコネクタが付いています。 QWIICコネクタはとても便利なのですがちょっと不満なのは、Adafruit QT Py ESP32-S2では、QWIICコネクタとボード上のI2Cピンは独立した2系統となっていますが、このボードでは共有された1系統になっています。
CARBON D4のコントローラーには、ESP32 PICO D4 が使われています。 ESP32-PICO-D4は、正確にはSiP(System in Package)です。 従来型ESP32と同じコアを使ってパッケージ内に4Mバイトのフラッシュ・メモリや水晶発振器、フィルタ・キャパシタなどを内蔵することで小型のマイコンボードを作るのに適しています。
機能面ではESP32-D0WD-V3と変わりません。8MBのPSRAMも実装していてお得なボードになっています。


Carbon と呼称するように黒の基板がかっこいいです。 このボードに両端ロングピンヘッダーをはんだ付けしています。

ソースコードのビルドには、PlatformIOを使用しています。
Arduino開発環境構築 PlatformIO

CARBON D4に該当する設定ファイルがないので類似のボードを探します。

/Development Platforms/Espressif 32

$ pio init -b az-delivery-devkit-v4
$ vi platformio.ini
[env:az-delivery-devkit-v4]
platform = espressif32
board = az-delivery-devkit-v4
framework = arduino
platform_packages = framework-arduinoespressif32
monitor_speed = 115200
build_flags = 
	-DBOARD_HAS_PSRAM
	-mfix-esp32-psram-cache-issue
●check_psram.ino
void setup()
{
	Serial.begin(115200);
	Serial.print("test");

	Serial.printf("Internal Total heap %d, internal Free Heap %d\n", ESP.getHeapSize(), ESP.getFreeHeap());
	Serial.printf("SPIRam Total heap %d, SPIRam Free Heap %d\n", ESP.getPsramSize(), ESP.getFreePsram());
	Serial.printf("Flash Size %d, Flash Speed %d\n", ESP.getFlashChipSize(), ESP.getFlashChipSpeed());
	Serial.printf("ChipRevision %d, Cpu Freq %d, SDK Version %s\n", ESP.getChipRevision(), ESP.getCpuFreqMHz(), ESP.getSdkVersion());
	Serial.println("");
}

void loop() {}

$ pio device monitor -p /dev/ttyUSB0 -b 115200


PSRAMの空き容量は4192139バイト。PSRAMは8MBありますが、CPUが直接アクセスできるメモリ領域は4MBのみなので、Arduinoが使用できるのはこの分だけです。 ESP-IDFという開発環境では、himem APIを使うことで8MBの領域にアクセスが可能になるようです。

●ソースコード
m5stack/M5Unit-QRCode

example / i2c_mode / i2c_mode.ino
M5STACKに依存している画像表示部分を削除し、TELNET通信用に改造しました。
#include <WiFi.h>
#include "telnet.h"
Telnet telnet;

#define TELNET_PORT (23)
WiFiServer server(TELNET_PORT);

const uint8_t PRIMARY_DNS[4] = {192,168,11,1};
const uint8_t GATEWAY[4]     = {192,168,11,1};
const uint8_t SUBNETMASK[4]  = {255,255,255,0};
const uint8_t LOCAL_IP[4]    = {192,168,11,66};
#define SECRET_SSID       "xxxxxxxxxxxx"
#define SECRET_PASS       "xxxxxxxxxxxxx"

#include "M5UnitQRCode.h"

M5UnitQRCodeI2C qrcode;

void setup()
{
	if (!WiFi.config(LOCAL_IP, GATEWAY, SUBNETMASK, PRIMARY_DNS)) while(1);

	// WiFi STA設定
	WiFi.mode(WIFI_STA);
	WiFi.begin(SECRET_SSID, SECRET_PASS); // Connect to WPA/WPA2 network
	while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(100);

	server.begin();
	telnet.begin(&server);

	if (!telnet.connected()) delay(500);

	Wire.begin();

	while (!qrcode.begin(&Wire, UNIT_QRCODE_ADDR, 21, 22, 100000U)) {
		telnet.print("Unit QRCode I2C Init Fail\n");
		delay(1000);
	}

	telnet.print("Unit QRCode I2C Init Success\n");
	telnet.print("Auto Scan Mode\n");
	qrcode.setTriggerMode(MANUAL_SCAN_MODE);
}

void loop()
{
	if (qrcode.getDecodeReadyStatus() == 1) {
		uint8_t buffer[512] = {0};
		uint16_t length     = qrcode.getDecodeLength();
		telnet.print("len:%d\r\n", length);
		qrcode.getDecodeData(buffer, length);
		telnet.print("decode data:");
		for (int i = 0; i < length; i++) {
			telnet.write(buffer[i]);
		}
		telnet.write(0x0a);
	}
}
ESP32のローカルIPアドレスに192.168.11.66を設定しています。任意に変更してください。

telnet.h
#ifndef __TELNET_H
#define __TELNET_H

#include <WiFi.h>

#define DEBUG_BUF_SIZE  256

class Telnet
{
	private:
		WiFiServer     *tnServer;
		WiFiClient     client;
		char           buf[DEBUG_BUF_SIZE];
		unsigned char  ch;

	public:
		Telnet();
		~Telnet();
		void begin(WiFiServer *tnserver);
		void print(const char* format, ...);
		void write(unsigned char ch);
		boolean available();
		boolean connected();
		unsigned char read();
};

#endif /*__TELNET_H*/

telnet.cpp
#include "telnet.h"

Telnet::Telnet() {}

Telnet::~Telnet() {}

void Telnet::begin(WiFiServer *tnserver)
{
	tnServer = tnserver;

	unsigned char negotiation[25] = {
		0xFF,0xFB,0x03, // IAC WILL suppress_go_ahead
		0xFF,0xFD,0x01, // IAC DO   echo
		0xFF,0xFD,0x1F, // IAC DO   window_size
		0xFF,0xFB,0x05, // IAC WILL status
		0xFF,0xFD,0x21, // IAC DO   remote_flow_control
		0xFF,0xFD,0x18, // IAC DO   terminal_type
		0xFF,0xFD,0x03, // IAC DO   suppress_go_ahead
		0xFF,0xFB,0x01, // IAC WILL echo
	};

	client = tnServer->available();

	while(1) {
		if(client) {
			if (client.connected()) {
				while (client.available()) client.read();
				for(int i=0;i<24;++i) client.write(negotiation[i]);
				while (client.available()) client.read();
				return;
			}
		}
		client = tnServer->available();
		delay(100);
	}
}

boolean Telnet::connected()
{
	if (client && client.connected()) return true;
	else                              return false;
}

boolean Telnet::available()
{
	if (connected()) {
		while (client.available()) {
			ch = client.read();
			if (ch==0xFF) {
				ch = client.read();
				switch(ch) {
					case 0xF0: 
						break;
					case 0xFA: 
						for(int i=0;i<5;++i) ch = client.read();
						break;
					default:
						ch = client.read();
						break;
				}
				return false;
			} else {
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}

void Telnet::print(const char* format, ...)
{
	va_list args;
	va_start(args, format);
	vsprintf(buf,format,args);
	va_end(args);

	if (client.connected()) {
		for (int len = 0; buf[len]; len++) client.write(buf[len]);
	}
}

void Telnet::write(unsigned char uch)
{
	client.write(uch);
}

unsigned char Telnet::read()
{
	return ch;
}


src / M5UnitQRCode.h, M5UnitQRCodeI2C.h, M5UnitQRCodeI2C.cpp
クラスライブラリはM5STACKに依存していないので、そのまま使用します。

M5UnitQRCode.h
/*
 * SPDX-FileCopyrightText: 2024 M5Stack Technology CO LTD
 *
 * SPDX-License-Identifier: MIT
 */

#ifndef _UNIT_QRCODE_H_
#define _UNIT_QRCODE_H_

#include "Arduino.h"
#include "Wire.h"

typedef enum {
    AUTO_SCAN_MODE   = 0,
    MANUAL_SCAN_MODE = 1

} qrcode_scan_mode_t;

#include "M5UnitQRCodeI2C.h"

#endif

M5UnitQRCodeI2C.h
/*
 * SPDX-FileCopyrightText: 2024 M5Stack Technology CO LTD
 *
 * SPDX-License-Identifier: MIT
 */

#ifndef _UNIT_QRCODE_I2C_H_
#define _UNIT_QRCODE_I2C_H_

#include "M5UnitQRCode.h"
#include "Arduino.h"
#include "Wire.h"

#define UNIT_QRCODE_ADDR             0x21
#define UNIT_QRCODE_TRIGGER_REG      0x0000
#define UNIT_QRCODE_READY_REG        0x0010
#define UNIT_QRCODE_LENGTH_REG       0x0020
#define UNIT_QRCODE_TRIGGER_MODE_REG 0x0030
#define UNIT_QRCODE_TRIGGER_KEY_REG  0x0040
#define UNIT_QRCODE_DATA_REG         0x1000

#define JUMP_TO_BOOTLOADER_REG 0x00FD
#define FIRMWARE_VERSION_REG   0x00FE
#define I2C_ADDRESS_REG        0x00FF

class M5UnitQRCodeI2C {
   private:
    uint8_t _addr;
    TwoWire *_wire;
    uint8_t _scl;
    uint8_t _sda;
    uint8_t _speed;
    void writeBytes(uint8_t addr, uint16_t reg, uint8_t *buffer, uint8_t length);
    void readBytes(uint8_t addr, uint16_t reg, uint8_t *buffer, uint16_t length);

   public:
    bool begin(TwoWire *wire = &Wire, uint8_t addr = UNIT_QRCODE_ADDR, uint8_t sda = 21, uint8_t scl = 22,
               uint32_t speed = 100000L);
    uint8_t getFirmwareVersion(void);
    void jumpBootloader(void);
    uint8_t setI2CAddress(uint8_t addr);
    uint8_t getI2CAddress(void);
    void setDecodeTrigger(bool en);
    uint8_t getDecodeReadyStatus(void);
    uint16_t getDecodeLength(void);
    void getDecodeData(uint8_t *data, uint16_t len);
    void setTriggerMode(qrcode_scan_mode_t mode);
    uint8_t getTriggerMode(void);
    uint8_t getTriggerKeyStatus(void);
};

#endif

M5UnitQRCodeI2C.cpp
/*
 * SPDX-FileCopyrightText: 2024 M5Stack Technology CO LTD
 *
 * SPDX-License-Identifier: MIT
 */

#include "M5UnitQRCodeI2C.h"

void M5UnitQRCodeI2C::writeBytes(uint8_t addr, uint16_t reg, uint8_t *buffer, uint8_t length) {
    uint8_t temp[2];

    temp[0] = (reg & 0x00ff);
    temp[1] = ((reg >> 8) & 0x00ff);

    _wire->beginTransmission(addr);
    _wire->write(temp[0]);
    _wire->write(temp[1]);
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        _wire->write(*(buffer + i));
    }
    _wire->endTransmission();
}

void M5UnitQRCodeI2C::readBytes(uint8_t addr, uint16_t reg, uint8_t *buffer, uint16_t length) {
    uint8_t temp[2];

    temp[0] = (reg & 0x00ff);
    temp[1] = ((reg >> 8) & 0x00ff);

    _wire->beginTransmission(addr);
    _wire->write(temp[0]);
    _wire->write(temp[1]);
    _wire->endTransmission(false);
    _wire->requestFrom(addr, length);
    for (uint16_t i = 0; i < length; i++) {
        buffer[i] = _wire->read();
    }
}

bool M5UnitQRCodeI2C::begin(TwoWire *wire, uint8_t addr, uint8_t sda, uint8_t scl, uint32_t speed) {
    _wire  = wire;
    _addr  = addr;
    _sda   = sda;
    _scl   = scl;
    _speed = speed;
    _wire->begin(_sda, _scl, _speed);
    delay(10);
    _wire->beginTransmission(_addr);
    uint8_t error = _wire->endTransmission();
    if (error == 0) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

void M5UnitQRCodeI2C::setDecodeTrigger(bool en) {
    writeBytes(_addr, UNIT_QRCODE_TRIGGER_REG, (uint8_t *)&en, 1);
}

void M5UnitQRCodeI2C::setTriggerMode(qrcode_scan_mode_t mode) {
    writeBytes(_addr, UNIT_QRCODE_TRIGGER_MODE_REG, (uint8_t *)&mode, 1);
}

uint8_t M5UnitQRCodeI2C::getTriggerMode(void) {
    uint8_t value = 0;

    readBytes(_addr, UNIT_QRCODE_TRIGGER_MODE_REG, (uint8_t *)&value, 1);
    return value;
}

uint8_t M5UnitQRCodeI2C::getDecodeReadyStatus(void) {
    uint8_t value = 0;

    readBytes(_addr, UNIT_QRCODE_READY_REG, (uint8_t *)&value, 1);
    return value;
}

uint8_t M5UnitQRCodeI2C::getTriggerKeyStatus(void) {
    uint8_t value = 0;

    readBytes(_addr, UNIT_QRCODE_TRIGGER_KEY_REG, (uint8_t *)&value, 1);
    return value;
}

uint16_t M5UnitQRCodeI2C::getDecodeLength(void) {
    uint16_t value = 0;

    readBytes(_addr, UNIT_QRCODE_LENGTH_REG, (uint8_t *)&value, 2);
    return value;
}

void M5UnitQRCodeI2C::getDecodeData(uint8_t *data, uint16_t len) {
    readBytes(_addr, UNIT_QRCODE_DATA_REG, data, len);
}

void M5UnitQRCodeI2C::jumpBootloader(void) {
    uint8_t value = 1;

    writeBytes(_addr, JUMP_TO_BOOTLOADER_REG, (uint8_t *)&value, 1);
}

uint8_t M5UnitQRCodeI2C::setI2CAddress(uint8_t addr) {
    uint8_t temp[2] = {0};

    temp[0] = I2C_ADDRESS_REG;
    temp[1] = (I2C_ADDRESS_REG >> 8);

    _wire->beginTransmission(_addr);
    _wire->write(temp[0]);
    _wire->write(temp[1]);
    _wire->write(addr);
    _wire->endTransmission();
    _addr = addr;
    return _addr;
}

uint8_t M5UnitQRCodeI2C::getI2CAddress(void) {
    uint8_t temp[2] = {0};

    temp[0] = I2C_ADDRESS_REG;
    temp[1] = (I2C_ADDRESS_REG >> 8);

    _wire->beginTransmission(_addr);
    _wire->write(temp[0]);
    _wire->write(temp[1]);
    _wire->endTransmission();

    uint8_t RegValue;

    _wire->requestFrom(_addr, 1);
    RegValue = Wire.read();
    return RegValue;
}

uint8_t M5UnitQRCodeI2C::getFirmwareVersion(void) {
    uint8_t temp[2] = {0};

    temp[0] = FIRMWARE_VERSION_REG;
    temp[1] = (FIRMWARE_VERSION_REG >> 8);

    _wire->beginTransmission(_addr);
    _wire->write(temp[0]);
    _wire->write(temp[1]);
    _wire->endTransmission();

    uint8_t RegValue;

    _wire->requestFrom(_addr, 1);
    RegValue = Wire.read();
    return RegValue;
}

●実行
TeraTermを起動して、TELNET接続します

i2c_mode.ino でボードのIPアドレスを
const uint8_t LOCAL_IP[4] = {192,168,11,66};
に指定しています。


また、スキャンモードにマニュアルを指定しているので
qrcode.setTriggerMode(MANUAL_SCAN_MODE);
スキャナーをQRコードに向けて、トリガースイッチを押してスキャンします。


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生活にとけこみ、家電機器を便利にするIoT技術。 Webカメラなど、便利の裏側に潜むセキュリティの危険性をハッキングで検証。 専門家がパケットキャプチャからハードウェアハッキングまで、その攻撃と防御を徹底解説。 本書は2018年7月に刊行された「ハッカーの学校IoTハッキングの教科書」に一部修正を加えた第2版です。

攻撃手法を学んで防御せよ! 押さえておくべきIoTハッキング
本書は、経済産業省から2021年4月にリリースされた、IoTセキュリティを対象とした『機器のサイバーセキュリティ確保のためのセキュリティ検証の手引き』の『別冊2 機器メーカに向けた脅威分析及びセキュリティ検証の解説書』をもとに、IoT機器の開発者や品質保証の担当者が、攻撃者の視点に立ってセキュリティ検証を実践するための手法を、事例とともに詳細に解説しました。

ポチらせる文章術
販売サイト・ネット広告・メルマガ・ブログ・ホームページ・SNS… 全WEB媒体で効果バツグン! カリスマコピーライターが教える「見てもらう」「買ってもらう」「共感してもらう」すべてに効くネット文章術

プログラマーは世界をどう見ているのか 西村博之著
イーロン・マスク(テスラ)、ジェフ・べゾス(Amazon)、ラリー・ペイジ(Google)…etc. 世界のトップはなぜプログラマーなのか?

ニーア オートマタ PLAY ARTS改 <ヨルハ 二号 B型 DX版> PVC製 塗装済み可動フィギュア
「NieR:Automata」より、ヨルハ二号B型こと2BがPLAY ARTS改に新たに登場! 高級感の感じられるコスチュームや髪の質感、洗練されたボディバランス、細かなデティールに至るまでこだわり抜かれた逸品。 DX版には通常版のラインナップに加え2Bの随行支援ユニット ポッド042などをはじめ“純白の美しい太刀"白の約定やエフェクトパーツ、自爆モードを再現できる換装用ボディパーツ、シーンに合わせて変えられる顔パーツ2種も付属する豪華な仕様に。 作中のあらゆるシーンを再現することが可能なファン必見の一品となっている。

Newtonライト2.0 ベイズ統計
ベイズ統計は,結果から原因を推定する統計学です。AIや医療などの幅広い分野で応用されています。その基礎となるのは18世紀に考えだされた「ベイズの定理」です。 この本では,ベイズ統計学のきほんをやさしく紹介していきます。

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