usbtmcが使える
raspberry pi 2を使って、測定システムを組もうと思い、OSを調べていたら、新しくubuntu mateというOSが加わっていたので、試してみた。これまで、raspberry piにはraspbianを入れていたが、usbtmcがそのままでは使えないので、kernelをコンパイルし直して使っていた。これがそれなりに面倒だし、kernelが新しくなったら、またコンパイルしないといけない。しかし、ubuntu mateはそのままでusbtmcが使えたので、測定用に適しているのでは無いかと感じた。 ubuntu mateのインストールは、以下のように行った。まず、イメージの圧縮ファイルをdownloadして、解凍する。これを、

sudo dd bs=1M if=ubuntu-mate-15.04-desktop-armhf-raspberry-pi-2.img of=/dev/sdX

などとして書き込む。sdXのところにはmicroSDを指定するようにして下さい。今回は8GBのmicroSDを使ったのだが、ubuntu mateには、partitionの格調をする機能が無いようなので、gpartedを使って拡張する。microSDの二番目のpartitionを選んで、リサイズする。そして、あとはrpi2に挿して起動である。 セットアップの仕方は、ubuntuとかに慣れていれば、それほど難しくないだろう。日本語を入力できるようにするために、ibus-anthyを入れて、あとは必要なr-baseやrubyを入れれば、測定に使えるようになる。ただ、いくつかのパッケージの取得に失敗したので、source.listを少し書き換えたが。 無事usbtmcの制御もできたし、測定用のマシンとしてのセットアップをしよう。

attiny2313のタイマーとPWM
LEDの光量を調節するために、AVRのattiny2313のPWMを使ってみた。もちろん、マニュアル通りにやれば動くのだが、そのすべてを読むのは大変だし、私がいくつか迷った点を書いておこうと思う。 attiny2313には、二つのタイマーがあり、timer0は8bitでtimer1は16bitである。この二種類のタイマーに対してPWMがあり、それぞれOC0A,BおよびOC1A,Bのピンが対応している。さらに、AとBの使い分けは、通常のPWMはどちらを使っても良いが、カウンタを途中までで使うときにはBのを使う。つまり、8bitの場合に255までカウントするときにはどちらでも良く、例えば100までカウントするときにはBを使うというわけである。 同様にタイマーに関して、通常の場合はOVFの割り込みで良いが、途中までのカウントの場合には、COMAの割り込みを使う。

レジスタの名称
これまで、AVRマイコンとしては、tiny2313かtiny261などを良く使っていた。今回、atmega88を使ったのだが、tinyのプログラムを流用して書いたら、エラーが沢山出てしまった。uartのところで、レジスタの名称に0を付けないといけないというのが主な原因だった。いくつかある場合に番号をつけないといけないのはわかるが、0は省略しても良いようにしておいてくれると、tinyとmegaで同じプログラムが使えるのに。折角なので、tinyとmega用のuartのsubroutineを別のファイルにして、コンパイルできるようにしておいた。これで、今後は困らないはずだ。

avrdudeでarduino-ft232r
久々にavrを使おうと思って、書き込みをしようと思ったら、うまくいかなかった。ft232rを使ったarduino-ft232rまたはdiecimilaというタイプの書き込み機を指定したのだが、flushの消去に失敗する。どうやら、バグがあったようで、去年の9月末ぐらいには対策されている。しかし、ubuntu14.04のマシンのavrdude6.01では、動かないようだ。6.1ももう出ており、ubuntu14.10ではこれが標準になっている。しかし、ubuntu14.04はLTSなので、このままでなんとかしたい。 調べてみたら、以下のようにすると、avrdude6.1をインストールできるらしい。

sudo aptitude remove avrdude
sudo add-apt-repository ppa:pmjdebruijn/avrdude-release
sudo apt-get update
sudo apt-get install avrdude

これで書き込んでみたら、うまくいった。

ruby-serialportを使って
RS-232Cの信号線としては、TxD,RxD以外に、出力としてRTS,DTRが、入力としてCTS,DSR,DCD,RIがある。これらをLinuxから制御する方法として、ioctlを使うこともできるが、rubyのserialportを使うと簡単であることが分かった。 まず、インストールをする。

aptitude install ruby-serialport

使い方は、以下のような感じである。

require 'serialport'
sp=SerialPort.new('/dev/ttyUSB0',9600,8,1,SerialPort::NONE)
sp.flow_control = SerialPort::NONE
sp.close

ソースを見ると、methodとしては、以下のものがある。

get_modem_params
set_modem_params
modem_params
modem_params=
baud
baud=
data_bits
data_bits=
stop_bits
stop_bits=
parity
parity=
flow_control=
flow_control
read_timeout
read_timeout=
write_timeout
write_timeout=
break
signals
get_signals
rts
rts=
dtr
dtr=
cts
dsr
dcd
ri
flush_input
flush_output

rtsとdtrは0または1を入れると、出力ができる。入力は、それぞれの信号線の名前と同じ名前のmethodで読むことができる。 出力の数は少ないが、簡単なICの制御などには使えそうである。汎用性も高いし。

GPIBのバスライン
GPIBの規格によると、GPIBのそれぞれのバスは3kohmを介して5Vにプルアップして、6.2kohmを介してGNDにプルダウンしてある。何もつながない状態では、約3.3Vになる計算である。ドライバとしては、SRQ, NRFD, NDACはオープンコレクタ、その他の信号線はオープンコレクタまたはトライステートにするらしい。前者の３つは、wired orを実現するために、オープンコレクタの必要があるのだろう。 一方、raspberry piのGPIOは、3.3Vなので、GPIBのバスの電圧とは相性は良いかも知れない。問題は、電流の吸い込み能力がどの程度あるかである。 少し抵抗をつないで直結しても大丈夫なのかなと不安になるが、どうなのだろう。

FTDIかRaspberry piか
測定装置のインターフェースの状況が、近年変わりつつある。昔からあったRS232CとGPIBは徐々にすたれて、USBTMCやEthernetが増えつつある。後の二つはLinuxから使いやすいので、重宝している。前の二つの内でRS232Cは、USB-RS232C変換ケーブルが容易に入手できるので、簡単に使うことができる。問題はGPIBであるが、LinuxからGPIBを扱うには、いくつかの方法がある。 まずは、PCにGPIBボードをのせて、linux-gpibを使って制御する方法である。これはシンプルなのだが、最近のdebianではカーネルのコンパイルが必要なようで、少し面倒である。以前はこのようにして使っていた時期もあるが、ボードも高いし、インストールが面倒なので、あまり使わなくなってしまった。 特殊な方法としては、古いPCについていたパラレルポートを改造して、GPIBを使えるようにしたこともある。コストは非常に安いし、当時のWindowとLinuxから使えるようにして、それなりに便利に使っていた。説明はここに残っているが、パラレルポートはほとんど見かけなくなったので、今は使えない方法である。 現在、よく用いられているのは、USB-GPIB変換ケーブルを使う方法である。アダプタはいろいろな種類があるが、linux-gpibを使うものや、内部でシリアルに変換するものなどがあるようである。自分でもUSB-RS232CとMAX232とAVR tiny2313を使った変換ボックスを作ったことがある。ソースなどは汚いので、公開していないが。 最近は、使える道具も増えてきたし、新しいGPIBを作れないか考えてみた。まず考えたのが、FTDIのBitbangモードを使って、USBから直接GPIBを制御できないかというものである。もう一つの考えは、Raspberry piのGPIOを使うものである。 FTDIのbitbangは、USBからbit操作を簡単にできる、魅力的な方法である。しかし、FT232Rのbitbangでは8bit、cbusは4bitしか使えないし、FT2232は16bit使えるようだが外付けの部品がいろいろと必要なようで、どちらもGPIB用としては不十分な気がする。FT232Rを使ってシリアルにしてマイコンでGPIBに変換するようなアダプタは、他にも作っている人がいるし、特殊なコマンドを定義しないといけないので、美しくない気がする。cbusはシリアルと同時に使えるので、ATN, IFC, REN, EOIなどをcbusから出して、dataはシリアルで通信するようにするようにすれば、特殊なコマンドを定義しなくても良いので、面白いかもしれない。 一方、Raspberry piのGPIOを使えば、余分なICを使わずに、GPIBが制御できるかもしれない。model BだとGPIOが17本、pi2Bだと26本あるようなので、数は十分である。CPUは忙しくなるが、バスに抵抗はダイオードなどをつけてGPIBにつなげば、GPIBが制御できそうである。 今度、時間ができたら、どちらかのアイディアでやってみよう。

motionのdefaultの設定は不完全
raspberry piでweb cameraの画像を配信しようと思い、motionをインストールしてみたが、デーモンとして立ち上げるのに苦労した。まず、aptでmotionをインストールして、/etc/motion/motion.confを編集する。daemonをonにしたり、image widthやheightとframerateを設定し、ファイルを保存しないようにoutput_normal offとして、外部からアクセスできるようにwebcam_localhostをoffとする。 ここまでは、普通にするべきことなのだが、それに加えて以下のことをしたら、デーモンが立ち上がった。まず、/etc/default/motionを編集し、start_motion_daemon=yesとする。次に、/etc/init.d/motionの中の"–chuid motion"というオプションを削除する。 これで、電源を入れたら、motinoがデーモンとして立ち上がるようになった。 motionは比較的メジャーなパッケージだと思うのだが、何でdefaultの設定がこんなに面倒なんだろう。

Linuxでcabの展開
linuxでcabを展開する必要があったので、やってみた。apt-get install cabextractでインストールしてcabextract a.cabで展開できる。すぐにできてしまったが、メモしておこう。

Mathematicaが使えるらしい
raspberry piの設定をしていて、いろいろと調べていたら、raspberry piではMathematicaを非商用では無償で使えるらしい。インストールは、sudo apt-get install wolfram-engineで終わり。no GUIだと/opt/Wolfram/WolframEngine/10.0/Executables/mathで実行らしい。とりあえず、N[Pi,100]などとして、遊んでみた。10万桁まではすぐに表示できたが、100万桁は少し時間がかかった。Quitで終了。

sudo ln -s /opt/Wolfram/WolframEngine/10.0/Executables/math /usr/local/bin/math

とでもして、シンボリックリンクをはっておいた。