2019-Sensornetwork-IoT-2019

演習:Ambient

AmbientクラウドかThinkSpeakにデータをアップロードしてみよう

課題提出先2020/1/17の２３：５９まで (内容は最終課題と同一のものでもよい。提出済みの人はそのままでよい。)

https://els.sa.dendai.ac.jp/webclass/login.php?id=a9da4cee2cedc429664824f86d7e1699&page=1

Ambientの調子が戻ったようです。うまく行かなかったひとも再度登録に挑戦してみてください。2019年1月14

■[課題]Arduino+PC(Serial通信)でAmbientにデータを送る

図1 システム構成

# Ambientとは

IoT向けデータの可視化サービス．

マイコンからインターネット経由で送信したデータをリアルタイムで可視（グラフ）化してくれる．

図2 Ambientの概要図(引用)

※ Ambientを使ってみる – Ambient の手順にしたがって，1.ユーザー登録(無料) と 2. チャネル生成までを済ませておくこと．

→登録用のメールが返ってくるまで時間を要する場合があるようなので，その場合は先にStep 1.から進めること．

# 課題の手順

Step 0. Ambientを使ってみる – Ambient の手順にしたがって，1.ユーザー登録(無料) と 2. チャネル生成 までを済ませておく

Step 1. 任意のセンサで取得したデータを Arduino で受け取る Arduino スケッチを作成する

Step 2. Arduino で受け取ったセンサデータを PC に送信する Arduino スケッチを作成する

Step 3. PC で受け取ったセンサデータを Ambient に送信する Python スクリプトを書く

Step 4. Ambient でデータの可視化設定を行い，Step 3.で作成した Python スクリプトを実行する

本ページでは，Step 1〜4. の手順について実際の例を踏まえながら説明する．

なお，本例で用いているセンサは貸し出しているセットに付属していないセンサである．

受講者それぞれが用いたいセンサを選び，選んだセンサのデータを Arduino に送るスケッチを作成すること．

本例で取り上げた参考スケッチ及び参考スクリプトはここからダウンロード

## Step 1. 任意のセンサで取得したデータを Arduino で受け取る Arduino スケッチを作成する

本例では SI1145 というUV(可視光線+赤外線)センサを用いる．

図3 SI1145

まず， Wiring and Test を参考にしながら可視光線のデータをArduinoで受け取るところまでやってみる．

センサと Arduino をジャンパ線で次のように接続する．

SI1145(センサ) - Arduino

Vin - 5V

GND - GND

SCL - SCL

SDA - SDA

図4 SI1145 接続例

Arduinoセットの中に中に入っている光センサを用いてもよいです。

https://deviceplus.jp/hobby/entry_005/

次に，可視光線のデータをArduinoで受け取るスケッチを作成してみる．

※ライブラリを使用するセンサを用いる場合，各自ライブラリを追加するのを忘れずに．本例では Adafruit_SI1145.h を追加し，インクルードしている．

#include <Wire.h>

#include "Adafruit_SI1145.h" // センサのライブラリ

Adafruit_SI1145 uv = Adafruit_SI1145();

void setup() {

Serial.begin(9600);

if (! uv.begin()) { // センサの起動

Serial.println("Didn't find Si1145");

while (1);

}

void loop() {

Serial.println("===================");

Serial.print("Vis: "); Serial.println(uv.readVisible());

delay(1000);

}

図5 可視光線データのシリアルモニタ結果

スマートフォンのライトを近づけた辺りで Vis: 434 等と値が変化したので，データを取得できている事が確認できた．

## Step 2. Arduino で受け取ったセンサデータを PC に送信する Arduino スケッチを作成する

本例では，Arduinoで受け取った可視光線のデータをPCに送信するスケッチを作成してみる．

Step 1. で用いたスケッチを以下のように変更する．

#include <Wire.h>

#include "Adafruit_SI1145.h" // センサのライブラリ

Adafruit_SI1145 uv = Adafruit_SI1145();

void writeSerial(double sensorData);

void setup() {

Serial.begin(9600);

if (! uv.begin()) { // センサの起動

Serial.println("Didn't find Si1145");

while (1);

}

void loop() {

writeSerial(uv.readVisible()); // writeSerial(センサデータの値) と書く

delay(5000); // 5秒おきに動かす

}

// Arduino から PC へセンサデータを送信する関数

void writeSerial(double sensorData) { // int型のデータを扱う際は (int sensorData) のように書き換え

Serial.write("START\n");

char buf[256];

String str = String(sensorData) + "\n";

str.toCharArray(buf, str.length()+1);

Serial.write(buf);

Serial.write("END\n");

}

新たに作成した void writeSerial(double sensorData) は PC へセンサデータを送信する関数である．

主な役割は，

●センサーデータをString型にキャストする

●String型にキャストしたデータをChar型の配列 buf に格納する

●buf を Serial.write (Serial通信でPCへ送信)する

の3つ．

また，この関数の始めと終わりに Serial.write("START\n") と Serial.write("END\n") を用意しておく．

（Step 3. で書くPython スクリプトでこれらの Serial.write をトリガーとし，Ambientにデータを送信するため．）

ここまで実装したら，Arduino にスケッチを書き込んでおくこと．

## Step 3. PC で受け取ったセンサデータを Ambient に送信する Python スクリプトを書く

Serial 経由で受け取ったデータを Ambient に送信してみよう．

まず最初に，Python の Ambient ライブラリを導入しよう．

- Pythonライブラリー – Ambient

コマンドプロンプト，PowerShell，ターミナル等で

pip3 install git+https://github.com/AmbientDataInc/ambient-python-lib.git

と打って追加しよう．

→ Cannot find command 'git' と出た人向け

https://git-scm.com/ より git をインストールしてください！

参考(Win)：自分用 Git For Windowsのインストール手順 - Qiita

参考(Mac)：購入直後のMacでGitコマンドを使えるようになるまで - Qiita

ライブラリが追加できたら，実際にスクリプトを作成する．以下の通り．

import serial

import ambient

if __name__ == '__main__':

# Arduinoの接続ポートを書く

ser = serial.Serial("/dev/tty.usbmodem144401", 9600) # /dev(略) は例なので各自書き換え

# 自分のチャネルIDを書く

CHANNEL_ID = 00000

# 自分のライトキーを書く

WRITE_KEY = "WriteKey"

data = []

flag = False

while True:

message = ser.readline().decode('utf-8').replace('\n','')

if(message == 'START'):

flag = True

elif(message == 'END'):

flag = False

# 自分の作成したチャネルIDとライトキーを書く

ambi = ambient.Ambient(CHANNEL_ID, WRITE_KEY)

# データが1つのとき

r = ambi.send({"d1": data[0]})

# データが複数のとき

# r = ambi.send({"d1": data[0], "d2": data[1], "d3": data[2]})

print(r)

data = []

else:

if(flag):

print(message)

data.append(message)

Step 3.で記述した Serial.write("START\n") と Serial.write("END\n") をトリガーに while文内の処理が繰り返される．

書き換えが必要なところは主に3つ．

# Arduinoの接続ポートを書く

ser = serial.Serial("/dev/tty.usbmodem144401", 9600) # /dev(略) は例なので各自書き換え

# 自分のチャネルIDを書く

CHANNEL_ID = 00000

# 自分のライトキーを書く

WRITE_KEY = "WriteKey"

ser の中には自分が接続しているArduinoのポートを記述しよう．ポートは Arduino IDE のスケッチ > シリアルポート等から確認できる．

Windows: ser = serial.Serial('COM1', 9600) # Arduino の接続ポートがCOM1の場合

→シングルクォーテーションで囲む点に注意

Mac, Linux: ser = serial.Serial("/dev/tty.usbmodem144401", 9600)

CHANNEL_ID の中には自分が作成したチャネルIDを書くこと．おそらく5桁．

WRITE_KEY の中には自分が作成したチャネルのライトキーを書くこと．ダブルクォーテーション内に記述する．

スクリプトが完成したら，Ambient 側で可視化する準備をしよう．

## Step 4. Ambient でデータの可視化設定を行い，Step 3.で作成した Python スクリプトを実行する

スクリプトを実行する前に，Ambient側の設定を行う．

Myチャネル > {チャネル名} をクリックしチャネルを開いたら，チャート追加をクリックする．

図6 チャートの追加

チャート設定画面を開いたら，

グラフ名を記入(適当な名前にする)
d1 > 左軸を選択

し，右下のチャートを追加をクリック．するとチャートが追加される．

図7 チャート設定画面

設定できたら，Python スクリプトを実行しよう．

作成した Python スクリプトのあるディレクトリ下まで行き，

コマンドプロンプト，PowerShell，ターミナル等で

python data_send_ambient.py

と入力し，スクリプトを実行する．

※実行時 "No module error 'Serial'"などと返ってきた人は

コマンドプロンプト，PowerShell，ターミナル等で

pip3 install pyserial

と入力し，pyserialモジュールを追加すること！

図8 実行結果(ターミナル)

図9 実行結果(Ambient)

リアルタイムでセンサデータが取得できたら完成．

↓「Arduino+PC(Serial通信)でAmbientにデータを送る」の旧資料。そのままのものを一応残しておきます↓

概要：Arduinoに接続した任意のセンサで取得したデータをPC経由でAmbientへ送信

やること

Arduinoでセンサの値が取得できることを確認
Ambientのチャネルを開設する
PythonのAmbientライブラリを追加する
- Pythonライブラリー – Ambient
- pip3 install git+https://github.com/AmbientDataInc/ambient-python-lib.git

のように打って追加しましょう

→ Cannot find command 'git' と出た人向け

https://git-scm.com/ より git をインストールしてください！

参考(Win)：自分用 Git For Windowsのインストール手順 - Qiita

参考(Mac)：購入直後のMacでGitコマンドを使えるようになるまで - Qiita