特集 ータ撮影 ! Pi カメラ実験室 コンビュ ラズベリー・パイの De 利用環境で異なる Po r む : 18 7 3 0 BoardName : Ras berry Pi 3 Mode1 B Avai1ab1eLEDs: { ' 1ed0 ・ } ラズベリー・パイに 搭載されている LED Avai1abIeDigita1Pins: [ 4 ′ 5 ′ 6 ′ 7 ′ 8 ′ 9 ′ 10 ′ 11 ′ 12 ′ 13 ′ 14 ′ 15 ′ 16 ′ 17 ′ 18 ′ 19 ′ 2 0 ′ 21 ′ 2 2 ′ 23 ′ 2 4 ′ 2 5 ′ 2 6 ′ 2 7 ] Web カメラが接続され利 Avai1ableSP 工 Channels : { } 用可能であることを確認 Avai1ab1e 工 2CBuses: { ' 土 2c ー AvaiIab1eWebcams : {'mmal service 16.1 (p1atform:bcm2835—v412) 12CBusSpeed: 0 図 1 1 生成されたラズベリー・バイのプロバティで Web カメラ が接続され利用可能であることを確認する を・℃ " に変更したときは , LED が消灯します . 写真撮影 ・ハードウェアの接続 ラズベリー・パイに接続したカメラで写真を撮りま す . ハードウェアとの接続を写真 2 に示します . ラズ ・パイと Web カメラは USB ケープルで接続し , べリ パソコンとラズベリ ・パイは無線 LAN で通信を行 います . プロローグ 1 2 3 4 5 れ 写真 1 ラズベリー・パイに搭載されている LED の点 灯 / 消灯を確認できる ラズベリー Web カメラ Web カメラをラズベリ ・バイの USB に接続 LAN ケーブルはパソコンに接続する ・カメラの認識 写真撮影には Web カメラを使います . USB 接続の 測定する抵抗を固定 Web カメラは , 起動中のラズベリー・パイに接続す 写真 2 実際にラズベリー・バイと Web カメラを接続し , 抵抗 るとすぐに使えて便利ですが , ラズベリー・パイ・オ を測定しているところ プジェクトに認識されていることが必要です . ラズベリー ・パイ・オプジェクトがカメラを認識し ているかどうかを確認する方法として , コマンド・ウ ・画像の取得 インドウで mypi と入力してラズベリー・パイ・オプ これまでの操作で , ラズベリー・パイ・オプジェク ジェクトのプロバティを確認します . トを変数名 mypi としてメモリ上に生成しました . 使えるカメラを表す変数は , 「 AvaiIabIeWebcams: Ⅱ」 の状態で , MATLAB はラズベリー・パイに対する操 とプランクになっています . いったんメモリ上からラ 作を行うことはできます . ズベリー・パイ・オプジェクトを削除して , USB カ ラズベリー・パイに接続してあるカメラを直接操作 メラを接続した後にもう一度ラズベリー・パイ・オプ することはできません . カメラを操作するには , ラズ ジェクトを生成し直します . リー・パイ・オプジェクトの一部であるカメラを , コマンドは次のとおりです . カメラ・オプジェクトとして MATLAB のメモリ上に 生成して , 直接操作可能な状態にします . カメラ・オ メモリ上のラズベリー・パイ・ >>clear mypi オプジェクト mypi の削除 プジェクトの作成には , webcam コマンドを使います . 第 1 引き数 : we b カメラを認識している メモリ上に変数名 mypi でラズベ > > mypi = raspi 状態のラズベリー・パイ・オプジェクト ・パイ・オプジェクト作成 今回は先ほどとは異なり , 「 AvailableWebcams: webcam (mypi,'Venus USB 2.0 Camera wcam l'mmal service 16.1 (platform:bcm2835 ー V412 ) : ' 凵 (usb ー 3f980000. usb ー 1.5 ) : ' , ' 640X480 ' ) ; と , カメラが認識され , 使える状態であることが確認 できます . カメラを接続した状態のラズベリー 第 3 引き数 : 画素数 イ・オプジェクトが生成できました . 第 2 引き数 : カメラの名前 ( ラズベリー・パイ・ オプジェクトのプロバティで確認できる ) 85 トラン湫タ技術 2016 年 12 月号

18 (a) PWM 波形 図 10 図 7 の回路が正しく信号を生成しているか確認したところ ラズベリー・パイ上では赤色 LED が明減する (b) 正弦波とノコギリ波 ・パイにリモート・ログインして , 下記のコ マンドで音量ボリュームを上げてください . 使っ ている PC の OS が Linux の場合は標準コンソール , Windows の場合は TeraTerm, Mac OS の場合は iTerm などから ssh コマンドを実行してログイン します . IP アドレスやパスワードはサポート・ 図 11 ラズベリー・バイに接続した音声出力機器を パッケージのインストール時に設定したものを利 制御するプロック 用します . ・イヤホンまたは , スピーカ・・・ 1 個 ssh でログイン後 [ ↑ ] と [ ↓ ] キーで音量を ラズベリー・パイ用にオーディオ出力プロック 調整します . が用意されています . YourPC % ssh pi@169254.02 YourRaspberryPi % sudo alsamixer ・実行方法 下記のサンプルでは , あらかじめ用意されてい る音源を使って音声出力できます . ・実験回路 こでは Simulink のデータ形式に慣れるため > raspberrypi—audioequalizer に , 音声信号の生成を行ってみましよう . 実行できたでしようか . 例として , チャープ信号を生成し , 440 Hz の ラの音から 3 オクタープ分スイープするような音 ・音量調整 を作成してみます . 音が極端に小さい場合には , ラズベリー・パイ 各プロックを図 12 のように配線後 , チャープ 側のポリュームを調整する必要があります . 信号をスピーカから出力します . ラズベリー HDMI で画面を繋げている方は , GUI から調整し イのオーディオへの出力は int16 形式です . その てください . HDMI を繋げていない方は , ラズベ ため , Gain プロックを作成して信号を int16 で表 RASPBERRYPI ALSAALüPlytB& ・ノヾ

42 MATLAB Home/SimuIink のプロック図から ラズベリー・バイ用のコードが生成されるしくみ SimuIink のプロック図からバイナリ・ファ ① Simulink プロックから出力される中間フ イルを作成するしくみを図 A に示します . ァイル (. c ファイル ) は利用できず , ューザが SimuIink モデルで利用している SimuIink プ 確認できるのはバイナリ・ファイルだけであ ロックや MATLAB Function プロックから , る . 自動的に C 言語のファイルが生成され , ラズベ ②ピルド時に実行される gcc のリンカ・オ ・パイ上に展開されます . 展開されたファ プションが追加できない . 例えば , イルはラズベリー・パイ上のコンパイラ (gcc) MATLAB/SimuIink を使わすに WiringPi を によりコンパイルされバイナリ・ファイルが出 利用する場合 , -lWiringPi などのオプショ 力されます . ハードウェアで実行ボタンを押下 ンをつけて gcc を呼び出すが , これが制限さ すると , Simulink はコードをラズベリー れている . そのため S-FunctionBuilder を イ上に展開し , ssh 経由でラズベリー・パイ上 使う場合には Wir ⅲ gPi のライプラリのコー のビルド・コマンドなどを叩いてバイナリ・フ ドを直接インクルードしてビルドする必要が ァイルを自動生成しています . 通常 , Simulink のこのような機能は ③ S-Function Builder プロックを利用でき Simulink/MATLAB/Embedde d Coder を購入 るのは , [ ハードウェアにコードを展開 ] ボ しないと使えませんが , ラズベリー・パイに限 タンを押下してプログラムを実行したとき . り利用できます . 大変お得です . とはいえ , 制 Mathworks 社のサポート・ページを確認し ・ノヾ ラズベリー・ノヾイ パソコン上の Simu ⅱ nk モデル 点まとめました . 限もあり , 使う際にはまりそうなポイントを 3 たところ [ ェクスターナル・モード ] を使用 Simulink/Embedded コーダ S 面ⅵⅲ kV を MATLAB/Embedded unctton 、プロッ。 -FunCtiOnz . c ファイル コーダ コピー することもできるようだ . 、 c ファイル . c ファイル 一三 / 参照 図 A WiringPi ライプラリ ( C 言語 ) 参照 S ー Function プロックの動作イメージ

特集コンビュータ撮影 ! Pi カメラ実験室 上に表示させることが基本です . パソコンとラズベリ ・パイ間は , 通常ケープルまたは , 無線のイーサネ ットに接続して動作させます . 今回のようにラズベリー・パイに液品表示器を接続 して , そこに画像を表示させるのは特殊な使い方です . ・パイに HDMI 接続の表示器があると ラズベリ きは , Simulink で [ ハードウェアに展開 ] ボタンを クリックする際にシミュレーション・モードが「ノー マル」になっていると表示できます . 「エクスターナル」 の状態で実行すると , ラズベリー・パイ接続の液晶表 示器に画像が表示されません . 今回使用している 5 イ ンチ液晶表示器のデフォルト設定は 800X480 ピクセ ルです . 画面いつばいに画像を表示させるには , 表示 の画像を 640X480 ピクセルにします . ラズベリー・ノヾイのシェル設定 させるには自動ログイン後 , /home/pi/xxxx. elf を自 MATLAB が動いているホスト・パソコンがつなが 動起動設定します . っている状態で , SimuIink の設定で書き込みがうま くできていれば , 新たに TeraTerm や PuTTY などの ・ラズベリー・パイを安全に停止 , 再起動させる 通信ソフトウェアを起動させなくとも , MATLAB 画 電源ケープルをいきなり抜くと動作が停止し micro 面からラズベリー・パイのシェル操作がある程度可能 SD の内容が破壊される恐れがあります . これを防ぐ です . 次のコマンドを入力します . ためにラズベリー・パイにはソフト ON/OFF 機能が > >r = raspb errypi 用意されています . ラズベリー・パイ 3 では , RUN > > system (r,'ls ー al /home/pi') と記されたピン用穴があり , これを使います ( 写真 5 ). この部分はラズベリー・パイ本体にはんだ付けが必要 MATLAB 画面にディレクトリが表示されます . ラ です . 2 ピンだけなのであまりはんだ付けが慣れてい ズベリー・パイに書き込まれたプログラムの停止と起 ここに 2.54 mm ピッチの ない人でもできる作業です . 動は次のとおりです . 2 ピン・ヘッダをはんだ付けします . これにつなぐス >>stopModel (), xxxx ) イッチには押している時だけ接続されるモーメンタ > >runModel (), 'xxxx ) リ・タイプを使います . スイッチと RUN 部分の回路 は図 13 に示しています . xxxx は Simulink のモデル名です . ラズベリー イのシェルで特権操作などが必要な場合は次のコマン ・本器の全体構成 ドを入力すると別ウインドウでシェル画面が出ます . 写真 1 は , 本器の全体写真です . 対象 IC が乗って >> 叩 enShell (r) : いる基板をラボ・ジャッキで上下できるステージの上 に載せています . 上の方にある液晶表示器 ( LCD ) は ・パイと HDMI 接続できるタイプです . ラズベリ ・パソコンと切り離してラズベリー・バイを動作さ 水平板の下側にカメラを付けています . せる 対象物を照射する LED は , この板と支柱をつなぐ水 こまではラズベリー・パイ単体でなくパソコンに 平のアングルに付けています . カメラは CG ー WC200 ネットワーク・ケープルで接続した状態で動作させて ( コレガ ) という USB カメラを使いました . いました . パソコンと切り離し , ラズベリー・パイ単 固定部がほかの USB Web カメラのようなゴム状の 体で ( スタンドアロンという ) 動作させることもできま ものでなく板状で固定しやすいです . オート・フォー す . カス機能もついているので , カメラから 5 cm まで対 本器では , マニュアルで画像の取り込み設定を行っ 象物に近づいても焦点があいます . ています . すべてが自動化されて , 制御のパソコンも はんだ付け作業などでカメラと対象物との間の距離 なしで動作させることができるようになるとラズベリ をとるときでも , 焦点が自動的に合うので本機器の活 ・パイ単独で条件設定から画像の取り込み送信まで 用範囲が広がります . 価格も PiCamera で 5cm まで ができるようになります . 一旦電源を OFF した後 , 焦点が合うタイプの約半値で手に入ります . 電源 ON してラズベリー・パイで画像処理機能を動作 ンタ技術 2016 年 12 月号 40 ピン G 日 0 ヘッダ 0 ー 0 ~ 象 41 2 ー心、・ 42 RU N ( リセット ) ピン 3 関 04 い 3 2 , 「一 20 ー 5 写真 5 ラズベリー・パイ 3 の RU N ピン 外部スイッチをつないでラズベリー・パイを安全にスタート・ストップ させる 79

D.D3 : OSPWS5111A ー Z3 ( オプトサプライ ) LED P 板 1 D2 LED P 板 2 十 5V GPIO X GPIO / ラズベ パイ GND 3.3V D4. D5 : E-103 ( 1 OmA) T 「 1 2 D3 LED P 板 3 AI, A2 BI, B2, B3 ダイオード 定電流 RI 1 k 3 R2 1 k GND T 「 2 T 「 1. T 「 2 8050SL-D-T92K 1 3 2 1 ラズベリー 拡張基板 40 ピン G 0 スタック・コネクタ 小型プレッド マイクロ USB コネクタ ( 5V 電源用 ) 0 (LCD 用 ) 26 ピンヘッダ 1 0k GPIO V GPIO W GND ラズベ パイ RUN 10k LED 制御ロ路 ( プレッドボード ) 基板 スイッチ SWI, SW2 : PS8.5X8.5 ロック付き SW3 : PS8.5X8.5 ロックなし 図 13 本器の LED 制御部の回路 ラズベリー・パイの G 曰 0 ピンそのままでは LED を駆動できないのでト ランジスタで電流増幅する . 定電流ダイオードで LED 電流を 20 mA に 図 13 に , LED 制御回路を示します . 照明用 LED を スイッチで切り替えることができます . この回路で使 っているトランジスタは , 約 IOO mA 以上流せます . カメラの性能が良く , あまり明るくなくても十分画像 が取れるので , 20mA 流すことにしました . 直径 5 mm の高輝度白色 LED を使っています . カ メラの近くに置く LED は , そのままでは高度の高い 点光源となって , 見にくい場合があるので光を拡散さ せるためのキャップをかぶせています . カメラの近くの LED は , キャップを被せても光量 が十分なので定電流ダイオードで 20mA に設定した 回路を並列に 2 個つなぎました . 省エネにもなります . 定電流回路をトランジスタで切り替えて , LED が 切り替わるようにしています . 2 個のダイオードのア ンバランスが気になる場合は , それぞれに 10 mA ダ イオードを分けて入れるなど回路を変更してください . 76 写真 2 ラズベリーバイの拡張基板の小型プレッドボードを張り 付けた状態 ・ラズベリー・バイの拡張基板 ンシスタ技術 2016 年 12 月号 いため , ほかのポードでも流用できます . ロックなどの組み合わせは , ハードウェアに依存しな パソコン上の SimuI ⅲ k で作成した画像処理機能プ Sim ⅲ ink の利点の 1 っといえます . ソコンとラズベリー・パイを接続して確認できるのは プログラムを実装する前に画像処理部分などを , パ cement] で選択した機能プロックです . クが含まれます . 図 14 の右欄は CAnaIysis & Enhan 11 種の機能区分があり , それぞれに複数の機能プロッ Vision System Toolbox の機能一覧 (Simulink 用 ) です . 図 14 は , MATLAB のオプション製品 Computer ・画像処理実験専用の機能プロックを使う 画像処理機能 み立てたところです . ています . 写真 3 はラズベリー・パイと拡張基板を組 けし , そこからプレッドボードに電源 ( 5 V) を接続し USB 電源基板を並べて , ピン・ヘッダをはんだ付 チ液晶画面のためです . のヘッダを付けています . これは今回使用する 5 イン プレッドボードと 40 ピンのヘッダの間に , 26 ピン ッドボードとしました . 性は上がりますが , 回路を実験しやすくするためプレ す . ュニバーサル基板で部品をはんだ付けすると信頼 拡張基板に小型のプレッドボードを張り付けていま けしています . った電源ポード ( コネクタは電源ピンだけ ) をはんだ付 ン・スタッキング・コネクタ , microUSB コネクタ使 写真 2 は , ラズベリー・パイ用の拡張基板に , 40 ピ

ズベリー・パイ本体を動作させます . このように , 仮 想的なラズベリー・パイ・オプジェクトをコンピュー タ上に生成することを , インスタンス化と呼び , メモ リ上に作成したラズベリー・パイ変数のことを , オプ ジェクトと呼びます . サポート・パッケージのインストールを行ったのは , ラズベリ ・パイ・オプジェクトへの命令を MATLAB に追加するためです . ・ラズベリー・バイのオブジェクト生成 実際にラズベリー・パイ・オプジェクトを生成して 記 d 55 : = 192 ユ 68321 みましよう . オプジェクトの生成は , コマンド・ウィ Network mask: 255.255 、 255.0 ンドウで , 次のように入力します . ネットマスクとゲートウェイ ねリ腋 gateway: 192.1683 MATLAB のコマンド . 設定時に登録 >>mypi = raspi したラズベリー ・パイのモデルを生成 図 9 ネットワーク接続の設定画面 生成したラズベリー・パイ・オプジェクトを指し示す変数 注意事項が図 10 に示されています . raspi が , ラズベリー・パイ・オプジェクトを生成 する関数で , 生成したラズベリー・パイ・オプジェク ・ microSD カード ()G バイト以上 ) トは変数 mypi の名前でメモリ上に格納されます . ・ LAN ケープルに接続 ・電源は 5 V microUSB. 700 mA 以上流せること ・生成したラズベリー・バイのプロバティを確認する [ 次へ ] をクリックしてください . 接続方法の選択 生成されたラズベリー・パイ・オプジェクトの詳細 の途中確認が入りますが , [ 次へ ] をクリック後 , [ 完 を確認するには , 変数名 mypi をコマンド・ウインド 了 ] をクリックします . ウに入力します ( 図 1 1 ). コマンドの最後に ; をつけて , > > mypi = raspi; とした場合は , コマンドの返り値は表示されないとい うのが MATLAB の決まりです . >LED の点灯 / 消灯 図 11 のプロバティの 4 行目に , 「 AvailabIeLEDs: 自 ed0 ' 冂とあります . これは操作可能な LED が 1 っ あり , その名称が led0 であるということを意味して います . ラズベリ ・パイとの接続を確認するため , 「 writeLED (mypi,'ledO',1) 」というコマンドを入力す ると , LED が点灯します ( 写真 1 ). コマンドの " 1 " 注意事項が表示される 恤 5 む 0 ( れ 0n5 ー 1 ・ Remove the memorycard fromthe ho ( omp ヨれ d 代 intO the spb Ⅳ円 h 誕 d 挑「 2 、 Connectan Ethernet cab 厄 to 物 0b0 d. ( on ロ 新 0 otherend Of 物を h れ ( ab 、 rou ロ 1 改 wo . 」 . ( onn には a 5V m に「 0 USB power 5 し p が y to 物に board.The power p ysho リ旧 rated forat least 700 mA. N01 [ : You may ( 0 員飛は op ⅱ 00 peripherals such mo ⅲ tO ら keyboa 「 d, t (. 靆物 is れ m を . ( 0 れ gu 尾れ wo 「 k ( h00 your network config u on : Network ( 0 れ gu 朝 00 ー町に ao 「 home network ロ代 ( t ( 0 れ n ( 0 れ tO ho 駐 ( omp 曾 Ma れリツれ「 0 ⅸ tti 5 マニュアル設定を 選択する そのままにする Network 5 に ngs HO name: raspberryp ト CYdL6Buegf ル As & ig れ me AutomaticaIlyget dd 代 55 ManualIy にれ t を口 Padd 代駱 ・パイの IP アドレス ズ - 一フ 動作確認 ・ MATLAB によるラズベリー・バイ操作の考え方 実際の操作を始める前に MATLAB からラズベリ ・パイを操作するときの基本的な考え方を説明しま す . MATLAB でラズベリー・パイを操作するには , MATLAB のメモリ上に仮想的なラズベリー・パイを 生成します . これを , ラズベリー・パイ・オプジェクトと呼ぶこ とにします . 生成したラズベリー・パイ・オプジェク トに対し , MATLAB 関数による指令を行うことで , ラズベリ ・パイ・オプジェクトが命令を理解し , ラ 4G バイト以上 Card 3 2 Make 釶代 that 新 R ' LED is 5 翻 d red and the tACT' LED ⅲ市 cat ⅲ 9 SDcard activity 5 い代 5 ⅲ ki 鷓 . Th を碑 click ・ N に to ( ont ⅲリ LAN ケープルに接続 図 10 ラズベリー・バイ , microSD, LAN ケーブル , 5 V 電源との接続方法と注 意事項が表示される Power cab Ethernet connection 5VmicroUSB(700mA 以上 ) 84 ンタ技術 2016 年 12 月号

る え 捕 理 処 を も 中 で ハ作 ス製勲 とヤ放 クチ セン ンヤ , 星高 流福 メ番 カ室 特集コンビュータ撮影 ! Pi カメラ実験室 Appendix 5 自動撮影 にも挑戦 プロローグ 1 2 3 4 5 流星痕による 乱反射 ビーム・アンテナのメイン・ロープを 福井県鯖江市方向へ向ける 会社の屋上に 50MHz 帯 八木アンテナを設置 を動 ル自 ュ星中 ジ流戦 モて挑 ・けも ラ付に メり影 力取撮 ラズベリー・ノヾイ 図 1 ラズベリー・バイと 保存した画像ファイル をパソコンに転送して USB ワンセグ・チューナ 画面表示 で作れる電波カメラ 本器を動かすためのプログラ ムは , MATLAB/Simulink で 開発した . 屋上に設置したラ ズベリー・パイに USB 型ワ ンセグ・チューナ RTL ー SDR を接続した . 現在 , 流星工コ ーを検出したら , カメラで自 動撮影するよう挑戦中 前章までは , ラズベリー・パイとカメラを利用し た画像実験を紹介してきました . 本稿では , VHF 帯の流星の電波を受信してコンピュータ上で可視化 する方法を紹介します . カメラを使わなくても , 流 く編集部〉 星の電波の画像実験を体験できます . ・流星の電波をキャッチする ラズベリー・パイは , 強力な CPU と大容量のメモ リを持ち , 各種センサやデバイスを接続するためのさ まざまなインターフェースを備えた小型のコンピュー タです . 今回 , ラズベリー・パイと USB ワンセグ・チュー ナを利用して , 電波カメラを製作しました . 図 1 に本器の全体像を示します . 図 2 は本器で流星 ェコーを捉えた瞬間を表示します . こでは , 次の内容を解説します . (1) 速度 40k ~ 70km / s , 高度 80k ~ 120km の流 星を受信する方法 ( 2 ) ラズベリー・パイ , USB ワンセグ・チューナ 科学計算プログラミング環境 MATLAB/ ーイーサネ、ソトー ソフトウェア無線 ( SDR ) を用いて 53.75MHz の信 号を受信 構内 LAN でラズベリー・パイ に居室から TCP / IP 接続 MATLAB / Simu ⅱ nk で作ったプログラムをラズベリー・パイ上に アップロードして実行 MATLA B/ Simulink ー曇シ点 工さ い強 cn てが し色 ル現赤 6 3 ペ表い 6 3 レで濃号 1 信色 . 信 受をるい〔の u 一〕椢語 0.667 400 500 1 00 200 300 周波数 [ H 幻 図 2 流星工コーが検出されると , ある周波数が赤い点 ( 信号強 度が強い ) となって現れる SimuIink の Spectrum AnaIyzer プロックの表示モードを「スペクトログ ラム」に設定すると , ウォーターフォールが表示される . これはある瞬 間の信号強度を周波数ごとに異なる色のピクセルで表現し , それが時間 とともに上から下 , または下から上に滝のように流れて表示される SimuIink を利用して流星工コーを検出する方法 ( 3 ) 受信した RF データの保存方法 現在 , 本器にカメラ・モジュールを接続して 24 時 109 ンシスタ技術 2016 年 12 月号

44 第④章 音 / 電波 / 画像測定からデータ保存 / アップロードまで ラズバイ X MATLAB/SimuIink で計測マシン製作 表 1 本別冊の実験に必要な製品構成 PC とハードウェアならびに製品モジュール群 ラズベリー・パイ 分類 パソコン (OS) ハードウェア 製作モジュール群 説明 Windows (Vista/7/8/8.1 / 10 ) 64 ビット版 MacOSX 64 ビット版 USB 電源 ( PC から取ってもよい ) ィーサネット・ケープル ()C とラズベリー・パイを接続 ) USB ケープル (micro USB タイプ ) Wi ー Fi 付き I/O コンピュータ 以上のいずれか . MATLAB 2015b が 64 ビット版のみサポートいているため Linux (Ubuntu14.04LTS など ) 64 ビット版 USB 接続 Web カメラ ( マイク付き ) USB ィーサネット・アダブタ ()C に内蔵のものを使う場合は不要 ) スイッチ 光センサ 7 セグメント LED(12C 接続 ) 抵抗 LED プレッドボード用ワイヤ プレッドボード RTL-SDR( アンテナ付き ) 前の章ではラズベリー・パイ専用モデルの使 い方を確認してきましたが , 実際にはそのプロ ックだけではハイエンドなシステムを構築する ことはできません . MATLAB/Simulink には , さまざまなプロックが用意されているので , こ れらを使って自分だけのオリジナルのシステム を作ってみましよう . MATLAB/Simulin で作ったプログラムをラ ズベリー・パイに実装してスタンドアロンとし て動かすこともできます . 第 4 章では製作例として音声 / 電波 / 映像を 扱うシステムを紹介します . この章では , MATLAB や Simulink をラズベリ ・パイにインストールして音や電波の測定器を 作る実験をしてみます . 必要な製品や部品を表 1 に示します . 音測定マシン・・・環境音を測定する ・音声信号の確認 前章の 3.9 で紹介した ALSA Audio Capture プ ロックを利用して測定器を作ります . ALSA Audi0 Capture プロックの出力は int16 なので , ー 1 から 1 まで正規化しておきます . 図 1 は Simulink で音声信号を測定するプロック を入力したところです . Time Sc 叩 e を接続して 実行すると , 音声信号を確認できます ( 図 2 ). マ イクに音声を入力した場合に ー 1 から 1 までの 値に変化します .

39 Ras ber Pi グーム つ 0 の イラスト 1 MATLABXSimulink でラズベリー・ノヾイ内電子工作 あるときは測定器 , あるときは無線機 , そしてまたあるときはロポット ドレスはコマンドで書き換えることができます . きます . 次に , [ ハードウェアに展開 ] ボタンでバイナ 現在のアドレスを確認したい場合には , ラズベリ ・パイ上で下記のコマンドを実行して確認して リ・ファイルを作成して実行すると , ディスプレ ください . 複数の 12C デバイスが接続されている イに 4567 と表示されます . これで S ー Function 場合は , デバイスを接続しなおして対応を確認し Builder プロックを利用して SimuIink からラズベ てください ( 図 59 ). ・パイ上の 7 セグメント LED を利用できる ようになりました ( 写真 1 ) ・ビルド情報タブ 最後に , ビルド情報タブでモジュールのビルド を行います . これを行うことで C 言語のファイル を SimuIink プロックとして利用することができ ます . 図 58 の画面右上の [ ビルド ] ボタンを押 すとビルドでき , 工ラーがあればピルド情報タブ に表示されます . Simulink プロックができたら , 図 60 のように サンプル値をプロックに入力して , [ ハードウェ アに展開 ] ボタンでバイナリ・ファイル生成から プログラム実行までを行ってみましよう . 数値の入力は , Simulink モデル・ライプラリ から Constant プロックを検索し配置します . ダ プルクリックすれば , 図 61 のように値を設定で 小数点以下の値が表示された 写真 1 出力画面の確認 小数点以下を表示するようにしていたので , 値が 表示された

コンビュータ撮影 ! Pi カメラ実験室 特集 においセンサ TGS2450 と そのドライブ回路 プロローグ 1 2 3 4 5 ラズベリー・バイを loT 実験キットに進化させ い。る拡張基板「 App Pi 」 レ 0 コンピュー タ・ポード「ラズ べリー・バイ 3 」 赤外線カメラ・モシュ - ーノレ PiNoir Camera V2 写真 1 猫のトイレの後ろ の棚に本器を設置 掃除の際 , トイレのふたを取 り外すため , ラズベリー 猫のトイレのふた が邪魔になるため , このよう に設置した . BIuetooth によ る周辺機器の制御とワイヤレ ス給電ができれば , トイレの フタ部分に取り付けることも できる - 焦電型センサ SB612A 換気扇 後ろの棚にラズベリー・パイを置くことにしました . ・カメラ・モジュール PiNoirCameraV2( 赤外線 本器でできそうなことは次の通りです . フィルタなし ) (a) においセンサでトイレのにおいレベルのモニタ . ・ 30 cm カメラ用フラット・ケープル ・焦電型赤外線センサ・モジュール SB612A グラフをツィート (Nanyang senba Optical & Electronic) (b) においレベルが上がったら換気扇で排気 ・においセンサ TGS2450 (List of Unclassifed (c) 焦電型赤外線センサで猫の接近を検出し , 写真 Manufacturers) 撮影してツィート これらを実現する上で大変なのは , ( c ) の猫の接近 これらの部材と , トランジスタ , LED, リレーな どの手持ちの部品とを組み合わせて , 猫のトイレに取 センシングです . り付けてできそうなことを考えます . 猫のトイレの前を人間も通ります . 猫のトイレを掃 除するときに私が接近すると , 焦電センサにひっかか ります . 猫と人間の判別には , G 。。 gle の機械学習ラ ・プログラム 次のソフトウェアやライプラリを利用します . すべ イプラリ TensorFIow のサンプル・コードとして提供 される classify-image. py がそのまま使えます . てオープンソースなので無料で利用できます . 焦電センサが反応したら , 写真撮影して clasify_ ・スクリプト言語 Python image に判別させればできそうです . 用途が監視カメ ・ Google の機械学習ライプラリ TensorFlow ラではなく , 即時性も要求されないので , clasify- ・ Python のツィッター用のライプラリ Twython image. py の処理にかかる時間も問題ないはすです . ・グラフ生成プログラム gnuplot 準備 ・部材 ・ OS と接続するデバイス 通常の製品開発では , 要求仕様があってそれを実現 OS イメージ・ファイル (Raspbian) をダウンロード するためのアーキテクチャと機能をハードウェアとソ して , microSD カードに DD コマンドで書き込みます . フトウェアに振りわけて開発を進めます . 今回は , ラ microSD カードをラズベリー・パイ 3 の基板にさして ズベリー ・パイを利用するので , 秋葉原の店頭に行き , キーポード , マウス , モニタを接続して起動します . 次の部材を購入しました . タイム・ゾーンや無線 LAN など必要な初期設定を ・パイ 3 して , ネットワーク経由で使えるようにします . ・ラズベリ 41 ンシスタ技術 2016 年 12 月号