arduinoとLUFA それなりに昔のことになるが，書き込み機が簡単に自作できるということを知って，マイコンとしてAVRを使うようになった．当初はtinyを使っていたが，ピンの数が足りなくなって，megaも使うようになった．ハンダ付けや配線と書き込みが面倒だと感じて居たのだが，arduino自作用の基盤を使うと，それらが楽になることに気が付いて，しばらく使っていた．そして，中国製のarduinoが安価に手に入るようになったので，arduinoも使うようになった．arduinoとしては，UNOを最初に使ったが，nanoはそれとほぼ同等の性能で小型なので，小さい部分に使う時に使うようになった． USBと通信のできるnanoよりも小さくて16個以上のピンのものが必要になった．nanoの基板の片側を切り取れば，希望の大きさになり，その部分には重要な回路は無いので一応動作することが分かったが，面倒だし美しくない．いろいろと調べたら，arduino pro microというのが，それなりに小さくてピンの数も大丈夫だということが分かった．さらに，これはAVR本体でUSBと通信しているので，USBをシリアル以外としても使うことができる． arduino pro microは，arduino Leonardoを小型にしたもののようで，AVRとしては，atmega32u4を使っている．通常のarduinoとは違って，USB-serial変換ICが無いので，書き込みの癖が強いらしい．実際にやってみたが，うまく行ったり行かなかったりで，調子は良くない．このAVRについて調べていたら，LUFAというものを発見した．arduinoでは無いのだが，独自のbootloaderを作っており，今回の目的に一致するように感じたので，少し使ってみた． LUFAをdownloadしてunzipすると，いろいろなfileができるが，Bootloaders/MassStorageにあるBootloaderMassStorageを使うことにした．これは，AVRをharddiskのような形で認識させて，そこにファイルのような形でプログラムを転送して，AVRに実行させるものである．まず，makefileを編集して，以下のようにparameterを変更する． MCU = atmega32u4 BOARD = LEONARDO F_CPU = 16000000 FLASH_SIZE_KB = 32 BOOT_SECTION_SIZE_KB = 4 そして，BootloaderMassStorage.cを必要に応じて変更する．bootloaderが実行されると，watchdogリセットがかかってApplication_Jump_Check()が実行され，ここからプログラムに飛ぶ．このsubroutineのLEONARDOのところのピンの条件を変更すると，その条件が満たされたときには，プログラムに飛ばずにプログラム転送modeになる．makeすることによってhexファイルを作成し，ISPでpro microに書き込む．arduino as ISPを使う場合には，以下のコマンドである． avrdude -p m32u4 -c avrisp -P /dev/ttyUSB0 -b 19200 -B 4 -U flash:w:"BootloaderMassStorage.hex" -v ちなみに，fuseはE:CB, H:D8, L:FFとなっていた．BOOTRSTは0となっているが，1にすると直接プログラムに飛ぶのだと思う．必要に応じて，fuseも書き換えれば良い．プログラム転送modeになったときには，二つのLEDが交互に光る．この状態でAVRはmediaとして認識されるので，binファイルをddで転送する．cpでcopyしたらダメだった．sdbとして認識している場合には，以下のコマンドでファイル転送できる．もし，sdbが別のdiskを示している場合には，それを上書きしてしまわないように注意が必要である．書き込んだ後にumountすることもお忘れ無く． sudo dd if=output.bin of=/dev/sdb seek=4 arduinoを使って書けるようなプログラムは，その方が簡単に作ることができる．転送するプログラムのbinをarduinoで作る方法を説明しよう．まず，arduino IDEはaptで入れるのでは無く，本家から新しいものをdownloadしてinstallする必要がある．File - Preferences - Additional Boards Manager URLs:のところにhttps://raw.githubusercontent.com/sparkfun/Arduino_Boards/master/IDE_Board_Manager/package_sparkfun_index.jsonを指定して，Tools - Boards Managerからを選んで，pro microを使えるようにする．ToolsでBoardはSparkFunProMicroとして，適切な電圧とクロックを選択する．プログラムができたら，compileして，Sketch-Export compiled Binaryとすると，hexファイルができるので，以下のコマンドでbinファイルを作ると，これを上記の用に転送して再起動すればプログラムを動かすことができる． avr-objcopy -I ihex -O binary -R .

maximaで角運動量演算子
Rで角運動量演算子の行列を計算するプログラムは、以前に書いて、時々使っているが、Rでは変数を含んだ計算をすることができない。そこで、maximaを使ってこの行列を計算するプログラムを書いてみた。maximaについてはど素人なので、無駄な部分が多いと思うが、これを使うと変数を含んだ変形が簡単になるはずだ。ただし、行列の掛け算は.を、行列のn乗は^^を使うことに注意しないといけない。最後の行は、核四重極相互作用の行列を例として示した。

mjz(j):=genmatrix(lambda([a,b],if a=b then j+1-a else 0),2*j+1,2*j+1);
mjp(j):=genmatrix(lambda([a,b],if a=b-1 then sqrt(a*(2*j+1-a)) else 0),2*j+1,2*j+1);
mjm(j):=transpose(mjp(j));
mjx(j):=(mjp(j)+mjm(j))/2;
mjy(j):=(mjp(j)-mjm(j))/2/%i;
me(j):=ident(2*j+1);
3*mjz(j)^^2-j*(j+1)*me(j)+n/2*(mjp(j)^^2+mjm(j)^^2);

2020/4/15追記 久々に使おうとしたら、代入がコロンだということを忘れていて、なかなか動かなくて苦労した。

arduinoISPとUSBasp

arduinoをいじっていて、シリアルからの書き込みに失敗したので、書き込み機から書き込むことにした。しかし、手元に書き込み機が無かったので、調べてみたらarduino UNOをISP書き込み機にするという方法があるらしい。rduino IDEのFile-Examples-ArduinoISPで選んだsketchをUNOに書き込めば良い。以下の通りの接続をして、Arduino as ISPを選択して書き込む。

10 RESET
11 MOSI
12 MISO
13 SCK

しかし、うまく行かないときもあるので、別の方法を試してみることにした。USBaspという書き込み機を以前購入したのを思い出して、使ってみることにした。ubuntu linuxを使ってやっていたのだが、portのpermissionが無いと言われる。調べてみたらplugdevというgroupになっていたので、ユーザーをplugdev groupに登録したら、書き込めるようになった。bootloaderの書き込みは、以下のような表示が出るが書き込みはうまくいっているようだ。

warning: cannot set sck period. please check for usbasp firmware update.

また、実際のsketchを書き込む場合には、Upload Using Programmerをメニューから選ばないといけない点も注意が必要である。ちなみに、この書き込み方だとbootloaderも上書きしてしまう。

配列への要素の追加

Rでは、配列を定義するときに、最後の要素の後にコンマをつけるとエラーになる。一方、rubyやpythonでは、

ary=[
1,2,
3,4,
]

としても問題無い。このような書き方は、配列にあとから要素を加えて行くときに便利なので、Rでも使いたいのだが、前述のようにエラーになって出来ないのである。 そこで考えたのが次のような書き方である。

ary<-head(c(
1,2,
3,4,
0),-1)

最後の要素を無駄に加えておいて、それを取り除くという感じなのだが、似たような書き方を実現することができる。今後使って行こうと思う。

iphoneの画像形式
heic形式の画像をjpgに変換してと頼まれたのだが、一応できたので、その記録をしておく。heicというのは初めて聞いたのだが、最近は圧縮率の良い画像形式がいろいろと出てきている。しばらく前にはwebpというのがあることを知ったが、これは標準のviewerでは表示できなかったものの、browserで表示できた。 ubuntuで変換を行ったが、libheif-examplesというパッケージを入れて、heif-convert test.heic test.jpgという感じで変換するだけである。ファイルがいくつもあったので、シェルスクリプトを書いて変換することができた。

debian10(buster)でlibpng12

OSを入れ替えたときに問題になるのが、普段使っているソフトが動かなくなることである。大半のソフトは、debianの標準的なものなので、大丈夫なのだが、それ以外のソフトが動かないときがある。libpng12を使っているソフトがあり、そのインストールに少し苦労したので、メモをしておく。

libpng12は、debian9のときにはlibpng12-0_1.2.50-2+deb8u3_amd64.debを入れたら動いたのだが、debian10ではエラーが出てこれを入れることが出来なかった。その代わりに、libpng12-0_1.2.49-4ubuntu1_amd64.debを入れることで問題を解決できた。まず、このファイルをdownloadする必要があるが、launchpad.netというところにあり、これがubuntuの開発が行われているサイトだと最初は知らなくて、downloadするのを躊躇してしまった。ファイルが取れたら、

sudo apt install ./libpng12-0_1.2.49-4ubuntu1_amd64.deb
sudo apt-mark hold libpng12-0

としたら、libpng12が使えるようになった。

debianのdebを入れるほうがsimpleだと思ったが、ubuntuのdebでしか動かないので、仕方が無いだろう。

ソフトを動かすために
あるソフトをlinuxで動かそうと思ったら、それに必要なプログラムのversionが古かったので、OSを新しくすることにした。debian10が出てからしばらく経っているので、そろそろ安定した頃だという判断もその後押しをした。ちなみに、以前はdebianのversionを愛称で覚えていたが、そろそろ限界になって来たので、数字で区別することにした。10はbusterらしいが。 インストールはnetinstをusbに入れて、そこからlxdeを選択した。downloadや展開に時間はかかったが、特に問題無く完了した。動かそうと思っていたソフトも、少し工夫したら動くようになった。 しかし、そのソフトのネットワーク関係の設定に非常に手間取った。ユーティリティを使おうかとも思ったが、汎用性がなくなりそうに感じたので、それは止めることにした。結局、汎用のソフトを使って工夫したら、なんとかなった。 debian10であるが、debian9との大きな違いは今の所あまり感じていない。lxterminalがうメニューからうまく起動できない点も同じである。まだバグが取れていないようだ。

maximaを使って
行列のexpを計算をする必要があったのだが、これを手で計算するのは面倒である。これまで、行列の計算はRにさせることがあったが、Rでexpを処理しようとすると、対角化してexpを計算して、元の座標系に戻すという手法で計算していた。しかし、Rの場合には数値計算はしてくれるが、数式の変形はしてくれない。数式変形をするときには、maximaが便利だが、行列のexpも扱えることを知った。例えば以下のような感じである。

my:matrix([0,-1],[1,0])*%i/2;
matrixexp(t*%i*my);
demoivre(%);
trigreduce(%);

最後の二行は、数式を三角関数で表して、簡略化している。指数関数や三角関数は、期待するように計算するのが、少し面倒で、trigexpandやfactorなども使って処理する必要がある場合もある。まだ、maximaには慣れていないが、数式変形の時に、使おうと思う。

debianとAMD
debian10が7/10にreleaseされていた。三ヶ月以上たったし、そろそろmainのPCのOSをupdateしようかと思っています。しかし、debian9でも全く困っていないし、もうしばらくこのままで良いかなと思っています。 そのPCのCPUはAMDのものを使っている。intelかAMDの選択肢がある場合には、後者の方がコストパフォーマンスが良いので、AMDを選ぶようにしている。 AMDからRyzenというCPUが出て、興味があったのだが、LINUXとの相性が良くないというニュースを聞いた。もうしばらくしたら、問題が解消されないかな。

Rのみでのデータ処理
測定データの処理には、rubyとRを使っている。Rは文字列の操作が苦手なので、測定データの保存されたファイルから、必要なデータを抽出して、簡単なデータ処理をするためにはrubyを主に使っている。例えば、必要な列を取り出したり、質量から物質量に変換したりする処理などである。そして、plotやfittingなどにRを用いるという具合である。しかし、ニ段階の処理が必要で面倒なので、Rだけでデータ処理をしてしまうと楽に感じられる。 Rですべての処理をする場合に問題になるのが、データファイルのヘッダ部分の処理である。Rでファイルを読み取るコマンドとしては、通常read.tableを使っている。skipオプションを指定すれば、ヘッダを飛ばすことはできるが、ヘッダの情報を読み取ることができなくなる。ヘッダの情報を取り込むには、readLinesを使う方が良いだろう。そして、ヘッダと本体の境目を探して、両者を分離して、ヘッダから必要な情報を抽出して、本体をデータフレームにして、といろいろな処理を書く必要がある。 こういったことを考えると、もうしばらくは今のままで良いかと思ってしまう。