rsj2013 sekiyama 2

RaspberryPi用拡張ボード

PiRT-Unitを用いた

I2CデバイスのRTコンポーネント実装

○関山守(産総研) 安藤慶昭(産総研) 原功(産総研)

神徳徹雄(産総研) 片見剛人((有)ウィン電子工業)

深澤篤史((有)ウィン電子工業) 谷川民生(産総研)

目次

• コンパクトシティ構想におけるセンサネットワークの構成手法

• データロギングにおけるRaspberryPiの優位性

• RaspberryPi+I2Cデバイス+PiRT-Unit

• RaspberryPiを用いたI2CデバイスのRTコンポーネント実装

3. 情報統合･支援技術

2. 協調制御技術

1. 移動･搬送技術

コンパクトシティ構想

青森市の例： ・中心市街地活性化

・無雪空間の実現

・バリアフリーの実現

・秩序ある高密度、土地の高度利用

・市営バス整備

・自家用車に過度依存のない交通システムの形成

2006年5月の「まちづくり三法」改正により、大型ショッピングセンター等の施設郊外立地が抑制され、中心市街地への立地誘導が加速。

役所病院

店舗

インテリジェント車いす

マイクロモビリティ

自動隊列走行

物流ロボット

センサーネットワーク技術による市街地情報の見える化

エコ支援・自動運転配送トラック

マイクロEV

エコ支援車両

無線ネットワーク技術

省エネ運転支援技術

ヒューマンインタフェース技術

自律移動技術

センシング技術

データマイニング技術

人･物の移動･搬送の効率化による低炭素社会の実現

1. 移動･搬送技術

2. 協調制御技術

3. 情報統合･支援技術

安全技術

環境認識技術

位置認識技術

つくば市

3. 情報統合･支援技術

2. 協調制御技術

1. 移動･搬送技術

コンパクトシティ構想

青森市の例： ・中心市街地活性化

・無雪空間の実現

・バリアフリーの実現

・秩序ある高密度、土地の高度利用

・市営バス整備

・自家用車に過度依存のない交通システムの形成

2006年5月の「まちづくり三法」改正により、大型ショッピングセンター等の施設郊外立地が抑制され、中心市街地への立地誘導が加速。

無線ネットワーク技術

省エネ運転支援技術

ヒューマンインタフェース技術

自律移動技術

センシング技術

データマイニング技術

人･物の移動･搬送の効率化による低炭素社会の実現

1. 移動･搬送技術

2. 協調制御技術

3. 情報統合･支援技術

安全技術

環境認識技術

位置認識技術

つくば市

センサネットワーク技術による市街地情報の見える化

どうやってセンサネットワークを形成するのか

コンパクトシティにおいて

センサをどのような手法で敷設するのか

安価、インテリジェントな

センサ&データロガーの必要性

軽量、移動可能であるデータロガーが

存在するとどうなるか？

センサネットワーク

データロギングと小型Linuxボード

センサを持ち運べる

↓

パーソナルモビリティの

搭乗者に持たせることも可能

安価

↓

センサそのものの数を

増やす事が可能

インテリジェント

↓

データロガーの分散制御

管理・運用の容易化

仮に「安価、可搬で拡張性の高い小型Linuxボード」が

存在すれば、要求はすべて満たせるのでは？

RaspberryPi + モバイルバッテリー +

センサ用拡張基板 +無線ネットワークUSBドングル

総額：センサ用拡張基板 + 7000円程度

スペック：フルLinuxが動作

→開発、管理、運用が容易

本当に容易？

• RaspberryPi – 名刺サイズ小型Linuxマイコンボード

– フルLinuxが動作（Raspbian≒Debian） • OpenRTM動作

• Apt-get で各種パッケージが導入可能

– GPIO, I2C, UART, SPI • I2C, SPIの豊富なデバイスが利用可能

– 低価格（3000円前後） – セットアップが簡単、

– セルフコンパイルが可能

• I2Cデバイスのセンサを用いる利点 – 種類が豊富

– I2Cはバス接続→ RaspberryPiへの接続が簡単、一度に複数のデバイスを扱うことが可能

– 少ない設定変更のみで簡単にセンサの利用が可能

•

•

•

RaspberryPiでの

I2Cセンサデータロギングの利点

PiRT-Unit（１）

• I2Cデバイスは同一センサについて複数他社から多数商品が出ている：デバイスの選定が必要になる

• 基板上の出力ピンから回路を拡張する際に若干の手間が必要

→PiRT-Unitを用いる事で手間が軽減

• ＰｉＲＴ-UnitはA/D, D/A, UART, PWM信号が取り出されている

I2Cデバイスと他のデバイスの連係を簡単にテストができる

I2Cデバイスのフィードバックテストが簡単に行える

I2C

dev

I2C

dev

PiRT-Unit（２）

I2C

dev PiRT

Unit

I2C

dev

I2C

dev

I2C

dev PiRT

Unit

DA/PWM

I2C

I2C

AD

RTコンポーネント化したI2Cデバイス（１） デバイスの種類

L3GD20 3軸ジャイロセンサ

LSM303DLHC 3軸地磁気センサ＋3軸加速度センサ

PiRT-Unitとドーターボードを用いて

I2CデバイスとRaspberryPiを接続

$ sudo apt-get install i2c-tools

I2Cデバイス用

シェルコマンドインストール

シェル上からコマンドを入力する事でI2C

デバイスへのデータ授受が可能

詳細： http://openrtm.org/openrtm/ja/content/pirt-unit_with_i2cdevices/

RTコンポーネント化したI2Cデバイス（２） コンポーネント化の実際

詳細： http://openrtm.org/openrtm/ja/content/pirt-unit_with_i2cdevices/

1秒周期で、3個のI2Cセンサからそれぞれ3軸の数値を取り出すコンポーネント

+

（表示用）9個の整数値をコンソールに出力するコンポーネント

Windows上のRTCBを用いて

コンポーネントの雛形を生成 onExecute部分に

デバイスファイル/dev/i2c-1への

アクセスを記述

RaspberryPi上にて

Cmake, make を実行

RaspberryPi上で起動

Windows上のRTSEで確認

RaspberryPi上の端末で

動作確認

RTコンポーネント化したI2Cデバイス（３） 考察

詳細： http://openrtm.org/openrtm/ja/content/pirt-unit_with_i2cdevices/

RaspberryPiボード設定

I2Cデバイス接続

追加パッケージインストール

準備として必要となる事柄： それぞれについてはそこまで難しい手順ではない

作業のために必要となる時間も多くない

RaspberryPi上でのコンポーネント開発

I2Cデバイスへのデータアクセスは

デバイスファイルの読み書きで実現可能

特に難しいコード既述の必要はない

PiRT-Unitを使用するメリット

I2Cデバイス接続、交換などの

試験の簡易化：体感では簡易化を体験できた

AD, DA, PWMなどを用いての

フィードバックテスト：未評価→今後の課題

• センサネットワークの構成手法として、小型Linuxボードにセンサーを搭載したうえでインテリジェントデータロガーとして活用する提案

•

様々なI2Cデバイスから実際に用いるセンサを評価・選定

PiRT-Unitを用いる事で評価・選定の効率向上

まとめ

詳細： http://openrtm.org/openrtm/ja/content/pirt-unit_with_i2cdevices/

RaspberryPiに搭載するセンサをI2Cデバイスから選ぶ

インテリジェントデータロガーの設計が簡易に可能

RaspberryPi+I2Cによるセンサネットワーク構成手法

センサネットワークの適用範囲が広がる

Ex. センサの環境への固定設置+多数移動体への設置

小型LinuxボードとしてRaspberryPiを用いる

価格面におけるメリットが非常に大

ご清聴ありがとうございました