Arduino IoT ~Arduino IDEの使い方~

イントロダクション

昨今、IOTという言葉が使われるようになって久しいですが、「IOTとはなんぞや?」という疑問がぬぐえないのも一つの現実ではないでしょうか?

抽象的なんですね。「インターネットに接続できる小物関連なら何でもいいんじゃね?」と思って間違いないのでは?
こちらのページを見てみると、次のように書いています。

IoT:Internet of Thingsにより、インターネット経由でセンサーと通信機能を持ったモノ達、例えば、ドアが「今、開いているよ。」、工場内の機械が「調子が悪いよ。故障しそうだよ。」、植物が「水が欲しいよ。」、猫の首輪が「今トイレにいるよ。」等とつぶやき始めるのです。これらの情報をインターネットを介し様々な場所で活用することができます。

早い話が、「詳細な定義はない」という認識です。「ネットにつながる何か?」がIOTということになります。

Arduino + Java(できない)

自分はJava言語を主に学習しているので、Java言語でいろいろとやりたいと思っているのですが、Java + 電子工作というのがなかなかできませんでした。

しかし、最近は、いろいろとツールがあるようで。。。早速実践したいと思います。

Arduino クラウド

最近の流行なのか「クラウド」というものがよく使われるようです。確かに、使用するPC毎に開発環境を作るのも大変です。
ならば、ブラウザで開発できれば早いですよね。
ということだと思います。ここからアクセスできるので、いろいろと調べていきます。

Firmataについて

Firmataというプロトコル(通信するときに使用するもの(http,ftpなど))の一つでArduinoと通信する。
主に以下の二つの機能があるようです。

  • Arduino デバイスとホスト コンピューターで実行されているソフトウェアとの間でデータを選択的に送受信します。
  • StandardFirmata と呼ばれる汎用スケッチ (または必要に応じて StandardFirmataPlus や StandardFirmataEthernet などのバリアントの 1 つ) を Arduino ボードにロードし、ホスト コンピューターを排他的に使用して Arduino ボードと対話する

Firmata4jを使う

よくよく調べてみるとFirmataは、PCなどからArduinoにメッセージを送って操作する、リモコンのような機能の実装に使用するプロトコルらしいのと、動かせなかったのを踏まえて、Arduino言語での実装を行うことにしました。
Firmataというプロトコルがあるようなので、これを使用してLチカをしたいと思います。
上記のリンク先には、下のような手順が示されているので、それに従います。

ArduinoでFirmataプロトコルを使用してホストコンピュータとやり取りする場合は、ArduinoIDEを立ち上げて、ファイル -> スケッチの例 -> Firmata -> Standard Firmata を選択、開きそのままArduinoに書き込めば良いです。

まずは、Arduino IDEが必要なので、これをインストールします。しかし、ブラウザでIDEが使えるようなのでウェブエディタのほうを使用することに会います。

次は、Javaプログラムを実行するのですが、バージョンが2.3.1以上である必要があるらしく、まぁ動かなかったので。。。

Arduinoの実装

Javaを使いたいという思いをあきらめて、そのままC言語のような
C言語のようなコードで実装することにします。Arduino言語というようです。
ちなみに、Lチカをやってみました。
コードとしては、下のようなものです。

#define LED_PIN 13
#define WAIT_TIME 1000

void setup() {
  pinMode(LED_PIN,OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_PIN,HIGH);
  delay(WAIT_TIME);
  digitalWrite(LED_PIN,LOW);
  delay(WAIT_TIME);
}

プログラムの内容としては、リファレンスにありますが、大まかに自分の理解している部分を解説すると以下のようになります。

Arduinoプログラム

まずは、「setup()」が動いて「loop()」がループして待機処理をするような感じです。
そして、定数としてはつぎのように解説がありました。
#define

#defineで定義された定数は、コンパイル時に値へと置き換えられ、チップ上のメモリ(RAM)を消費しません。

#include

#includeは外部のライブラリ(あらかじめ用意された機能群)をあなたのスケッチに取り入れたいときに使います。

制御文

Javaプログラムをやっているひとであれば、なじみのある構文になっています。C言語とほぼ同じです。

if (someVariable > 50) {
  // 条件を満たしたとき実行される文
}

// if-else
if (pinFiveInput < 500) {
  // 動作A
} else {
  // 動作B
}

For文

int PWMpin = 13;
for (int i=0; i <= 255; i++){
    analogWrite(PWMpin, i);
    delay(10);
}

関数の定義もC言語と同じようです。

返却値 関数名(引数)

// 足し算する関数
int tashizan(int left, int right) {
   return left + right;
}

ここまで、C言語とそっくりなのであれば、Java言語に慣れ親しんでいる人であれば、すぐに使えると思います。
注意点としては、Arduino言語には、すでに実装されている関数が多数あるので、それをうまく使うようにする、というところです。

Arduino IDE

デスクトップ版と、クラウド版があるようです。昔は、寄付とか要求されずにデスクトップ版がダウンロードできたのですが、
今はクラウド版でやるのがよろしいようで。。。

Arduinoの公式サイトにアクセスして、クラウドの利用をするためのサインアップを行い、クライアントアプリをインストールすれば使用できるようです。

ウェブエディターを使う

最近では、フツーになったのでしょうか?ウェブでコーディングできるのでPCはなんでもよさそうです。
余談ですが、自分のPCにArduinoを接続したらこんな感じでした。

## Javaコードを作成する
IntelliJ IDEAを使用しているので、次のような形でJavaプロジェクト作成しました。
![](http://zenryokuservice.com/wp/wp-content/uploads/2021/08/arduino2.png)
POMファイルは、下のように追加修正しました。
```
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>

<groupId>org.example</groupId>
<artifactId>ArduinoPractice</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>

<properties>
<maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
</properties>

<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.github.kurbatov</groupId>
<artifactId>firmata4j</artifactId>
<version>2.3.8</version>
</dependency>
</dependencies>
</project>
```
これでプロジェクトをリロード(Mavenリロード)すれば、必要なライブラリはOKです。

## インストール(デスクトップ)
[こちらのリンクから](https://www.arduino.cc/en/software/)ダウンロードできます。
そして、インストールが終わったら、使い方を学びます。

[参考サイトはこちら](https://www.indoorcorgielec.com/resources/arduinoide%E8%A8%AD%E5%AE%9A/arduino-ide%E3%83%97%E3%83%AD%E3%82%B0%E3%83%A9%E3%83%9F%E3%83%B3%E3%82%B0%E3%81%AE%E5%9F%BA%E7%A4%8E%E3%81%A8%E3%82%B7%E3%83%AA%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%A2%E3%83%8B%E3%82%BF%E3%83%BC/)です。

## シリアル通信を行う
初めの一歩として次のようなプログラミングを行います。
<**シリアル通信**(ケーブルを使った通信)>
接続したArduinoとPCの間でデータの通信を行います。技術的には基本的(低レベル)なデータ通信方法です。
この通信ができるということは、「ArduinoとPCがつながっています」という確認ができて、プログラムが動いていることの結果をPC上でそれを見ることができるということです。

<まとめ>
PCでArduinoの動きを確認するためにPCと接続して通信の結果をPCに表示するということです。

というわけで、細かいところを見ていきます。

## Arduino IDEの使用
【前提】
* スケッチ:プログラムを書くためのファイル
* Arduino IDEを開くと下のように開発するためのフォルダ構成が作られます。
 ![](http://zenryokuservice.com/wp/wp-content/uploads/2021/08/ArduinoIDE2.png)
![](http://zenryokuservice.com/wp/wp-content/uploads/2021/08/ArduinoIDE1.png)
* この構成と呼んだものは単純にフォルダがあるだけです、必要なものはこの場所に作成されます。
* 作成したものは最終的にArduinoに書き込まれます。

## 実装(コードを書く)
参考サイトにあるコードをとりあえず書いてみます。
どのプログラミングでもまずは、動くコードを書き写して、それから実行、書いている内容を理解するというような順序で学習していきます。

これになれると、プログラミングの学習も早くなり、最終的には、どの言語でも大体読めるようになってきます。

### 写経(書き写し)した内容
```clang
int counter = 0; // counterという名前の変数を用意して、0をセットする

void setup() {
// 起動後、この中の内容が上から順に1回実行される
Serial.begin(115200); // シリアル通信の準備をする
while (!Serial); // 準備が終わるのを待つ
Serial.println("プログラム開始"); // シリアル通信でメッセージをPCに送信

// 最後まで実行された後はloop関数に移行する
}

void loop() {
// setup関数が終了すると、この中の内容が上から順に何度も実行されつづける

Serial.print("カウンターの値 "); // シリアル通信でメッセージをPCに送信
Serial.println(counter); // シリアル通信でカウンターの値をPCに送信
counter = counter + 1; // カウンターの値を1増やす
delay(1000); // 1000ミリ秒(1秒)待機

// 最後まで実行された後はloop関数の先頭に戻る
}
```
これが書けたら、IDEから検証ボタンを押下して動くかどうかテストします。
![](http://zenryokuservice.com/wp/wp-content/uploads/2021/08/ArduinoIDE3.png)

これでコードがうまくコンパイル出来たら、動かす準備はOKです。

ちなみに「コンパイル」というのは、プログラムコードを機械語に変換する処理のことです。

# TFT LCDディスプレイを表示する
[こちらのサイト](https://ht-deko.com/arduino/shield_tftlcd.html)にあるようなものを使用しました。
このタイプのものは、Arduinoに直接続々出来るようで、GPIOピンを直接かぶせるように接続できました。

そして、参考にしたのは[こちらのサイト](https://learn.adafruit.com/2-8-tft-touch-shield/overview)です。このサイトにはTFTLCD touch shieldを使用した操作、実行方法の手順がかいてありました。
あと、下のような注意があったのでこれも注意します。
![](http://zenryokuservice.com/wp/wp-content/uploads/2021/08/TFTLCD1.png)

早速進めることにしますが、以下の手順を行いました。
1. ArduinoIDEでライブラリをインストールする
* Adafruit GFX library
* Adafruit TFTLCD library
2. プログラムコードを修正する
* Adafruit_TFTLCD.h

### 具体的にどうやったか?
ライブラリがインストールした前提で話を進めます。
下のように、ドキュメントフォルダの下に「Arduino」フォルダがあるのでその下に入っていきます。
![](http://zenryokuservice.com/wp/wp-content/uploads/2021/08/TFTLCD2.png)

この様に入っていき「Adafruit_TFTLCD.h」というファイルがあるのでそのファイルにある
> //#define USE_ADAFRUIT_SHIELD_PINOUT

と書いてある部分を修正して、次のようにします。
> #define USE_ADAFRUIT_SHIELD_PINOUT

具体的には、下のようなコードになっています。
```clang
// IMPORTANT: SEE COMMENTS @ LINE 15 REGARDING SHIELD VS BREAKOUT BOARD USAGE.

// Graphics library by ladyada/adafruit with init code from Rossum
// MIT license

#ifndef _ADAFRUIT_TFTLCD_H_
#define _ADAFRUIT_TFTLCD_H_

#if ARDUINO >= 100
#include "Arduino.h"
#else
#include "WProgram.h"
#endif

#include <Adafruit_GFX.h>

// **** IF USING THE LCD BREAKOUT BOARD, COMMENT OUT THIS NEXT LINE. ****
// **** IF USING THE LCD SHIELD, LEAVE THE LINE ENABLED: ****

// この部分を修正しました。
#define USE_ADAFRUIT_SHIELD_PINOUT 1

class Adafruit_TFTLCD : public Adafruit_GFX {

public:
Adafruit_TFTLCD(uint8_t cs, uint8_t cd, uint8_t wr, uint8_t rd, uint8_t rst);
Adafruit_TFTLCD(void);

void begin(uint16_t id = 0x9325);
void drawPixel(int16_t x, int16_t y, uint16_t color);
void drawFastHLine(int16_t x0, int16_t y0, int16_t w, uint16_t color);
void drawFastVLine(int16_t x0, int16_t y0, int16_t h, uint16_t color);
void fillRect(int16_t x, int16_t y, int16_t w, int16_t h, uint16_t c);
void fillScreen(uint16_t color);
void reset(void);
void setRegisters8(uint8_t *ptr, uint8_t n);
void setRegisters16(uint16_t *ptr, uint8_t n);
void setRotation(uint8_t x);
// These methods are public in order for BMP examples to work:
void setAddrWindow(int x1, int y1, int x2, int y2);
void pushColors(uint16_t *data, uint8_t len, boolean first);

uint16_t color565(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b),
readPixel(int16_t x, int16_t y), readID(void);
uint32_t readReg(uint8_t r);

private:
void init(),
// These items may have previously been defined as macros
// in pin_magic.h. If not, function versions are declared:
#ifndef write8
write8(uint8_t value),
#endif
#ifndef setWriteDir
setWriteDir(void),
#endif
#ifndef setReadDir
setReadDir(void),
#endif
#ifndef writeRegister8
writeRegister8(uint8_t a, uint8_t d),
#endif
#ifndef writeRegister16
writeRegister16(uint16_t a, uint16_t d),
#endif
writeRegister24(uint8_t a, uint32_t d),
writeRegister32(uint8_t a, uint32_t d),
#ifndef writeRegisterPair
writeRegisterPair(uint8_t aH, uint8_t aL, uint16_t d),
#endif
setLR(void), flood(uint16_t color, uint32_t len);
uint8_t driver;

#ifndef read8
uint8_t read8fn(void);
#define read8isFunctionalized
#endif

#ifndef USE_ADAFRUIT_SHIELD_PINOUT

#ifdef __AVR__
volatile uint8_t *csPort, *cdPort, *wrPort, *rdPort;
uint8_t csPinSet, cdPinSet, wrPinSet, rdPinSet, csPinUnset, cdPinUnset,
wrPinUnset, rdPinUnset, _reset;
#endif
#if defined(__SAM3X8E__)
Pio *csPort, *cdPort, *wrPort, *rdPort;
uint32_t csPinSet, cdPinSet, wrPinSet, rdPinSet, csPinUnset, cdPinUnset,
wrPinUnset, rdPinUnset, _reset;
#endif

#endif
};

// For compatibility with sketches written for older versions of library.
// Color function name was changed to 'color565' for parity with 2.2" LCD
// library.
#define Color565 color565

#endif
```

そして、書き込み開始!!!

しかしエラー!

原因は何か?

出力ポートを間違えていました。「Arduino」と書いてあるポートを選択しましょう。

追伸:電源はUSB電源ではなくDC電源を使用しないとディスプレイは移りませんでした。。。。

でわでわ。。。

JavaME 環境調査 ~JavaでIOTを始める~

イントロダクション

JavaでIOTをやりたいと思いラズパイなど色々とちゃくしゅしてみましたが、なかなかに良いものが見つかりませんでした。
現状、実行しているのは、以下のものです。

  1. ラズパイにEJDKインストール
  2. ラズパイ上で動くJavaFXでユーチューブプレーヤー

JavaでIOT

まずは、Java MEに対する理解が全然ないので、調査します。目的は、「Java MEはどのデバイスで使用可能か?」を明確にすることです。

Java MEテクノロジー

JavaMEテクノロジーに関しては、左のリンクからOracleのページに行けば見れます。
このページを参考に調査していきます。

Java MEプラットフォームは以下のコンフィグレーションに分けれらるようです。

使用できるデバイス

  1. Arm(ラズパイ、Arduinoなど色々とある)
  2. 小型デバイス

Arnに関しては、有名なので詳細は割愛します。

そして問題の「小型デバイス」に関しては、調査結果を記載します。

実行環境(OS)の一覧(一部)

  1. MIDP for Palm OSというものがあり、携帯端末で使用することが多いようです。(ちょっと古い)
  2. ITRON
  3. VxWorks
  4. LynxOS
  5. QNX
  6. Enea
  7. Android
  8. Symbian OS
  9. iOS(英語)

調べた結果

JavaMEにはコンフィグレーションによって使用できる環境が変わってくる

  1. 小型デバイス向けコンフィギュレーション - Connected Limited Device Configuration (CLDC)※KVMは数十バイトのメモリでも起動可能
  2. 多機能デバイスとスマートフォン向けコンフィギュレーション - Connected Device Configuration (CDC)
  3. コンバージドサービス用 Java ME プラットフォーム(ネットワーク接続が途切れがちな小型の制限デバイスからオンライン機能をもつモバイルデバイスまで、すべてを対象)

上記のような、分類になっていて、組み込み系システムにも十分行けるようです。KVM(CLDC)に関しても通常のマイコンで起動できそうです。

つまるところ、電子部品を調べて使用可能かどうか?というところから始めればOKというところです。

普通に電子工作するときは電子部品の調査から始めるそうです。

Java Card

参考にするページはオラクルのホームページです。

まずは、実装されているもの、現実に製品化されているものは何か?というところで、以下のようなものがあります。

これらの指輪には、Java Cardのテクノロジーで実装されたアプリがインストールされています。

この部分で、気になるのが、実装方法です。
この部分は、調査が必要ですが、開発ツールはこちらのリンクからダウンロードすることができます。まだまだ調査が必要です。。。

中途半端ですが、

こんなところで失礼します。

でわでわ。。。

Bluetooth受信サーバーを作る〜 MicrobitからのBluetooth通信: JavaME(SDK)インストール〜

ラズパイ(RPi)でMicrobitからのBluetooth経由でのデータ(ボタン押下、メッセージなど)を受信するために、以下の準備をします。

Javaサーバーを立ててモニョモニョやろうと考えているのですが。。。具体的には、MIDIメッセージをMIDI音源に送信して音を鳴らす。ということ考えています。

イメージとしてはこんな感じです。

Bluetooth通信

MIcrobitからのBluetooth通信を行うのには、リンク先のサイトを参考にしてみるとBluetoothサービスを使用してやるようです。

そして、問題のJavaサーバー側を実装しようと思い色々と調べていたら。。。

Mavenを使おう(失敗)

上のような考えに至りました。理由は以下の通りです。

使用できるAPIをMaven(Gladleなど)でインストールして実行したほうが早い

そして、以下のライブラリをダウンロード(POM使用)します。
詳細に関してはこちらのリンクを参照してください。POMファイルにコピペできます。

  1. blueCove
  2. javax.microedition: midpの方はビルドエラー

調べてみると、2の方はJavaMEのライブラリのようでした。
つまりは、JavaMEで開発しましょうという事になりました(笑)

JavaME

調べてみると、開発するOSに依存するようです。(まぁそうなるよなぁ。。。)なので開発するのにはライブラリなどまとまったものをインストールするほうが楽だろうという判断に至りました。

調べた結果

色々調べて見たらMacOSでやる場合は、自分の描いているようにPCで開発、テスト、実機へデプロイと言うのができないようです。。。。
J2ME開発をやるならばWindowsで。。。と言うとこ炉に至りました。

以下は調べて見た結果です。

NetBeensで環境構築はWindowsのみ

以下は失敗した記事です。結局はNetBeensを使用してやるのが良いとなりました。

なので、以下の環境で開発する方向でやる事にします。

  1. Exlipseのプラグインを使用する
  2. PC(Mac)上で作成したものをラズパイにインストールする、もしくはソースをラズパイでPULLしてコンパイル、実行ファイル作成

上のような方法で開発する方向で行こうと思います。
なので、以下の手順で行います。

  1. ここのページからEclipseプラグイン(JavaME SDK)をダウンロード
  2. Eclipseにプラグインを追加する

Macの場合はEclipseでやらないほうが良い

サポートされているのがv3.0までのようで。。。
そんなわけで以前使っていたIntelliJ IDEAを使用してやろうと思います。
しかし、調査が先になります。
とりあえずMac版をダウンロードします。

そして、オープンソースな方を選びます。

そして、APPストア以外のインストールなので、ファインダーから開き、右クリック(controlボタンを押しながら)して開きます。
最終的にはこんな感じでJ2MEのプラグインをインストールしました。



以下失敗したものです

理解するまでに時間がかかりましたが。。。
どうやら上のプラグイン(SDK)をインストールする事で、Mavenのエラーを解消できたみたいです。なので下のような実装をしてもビルドエラーが出なくなりました。

import java.io.IOException;

import javax.bluetooth.L2CAPConnection;
import javax.bluetooth.L2CAPConnectionNotifier;
import javax.microedition.io.Connector;

/**
 * BluetoothAPIを使用して実装する。
 * @author takunoji
 * 
 * 2019/10/06
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            L2CAPConnectionNotifier server = (L2CAPConnectionNotifier)
            Connector.open("btl2cap://localhost:3B9FA89520078C303355AAA694238F08;name=L2CAP Server1");
            L2CAPConnection cliCon = (L2CAPConnection)server.acceptAndOpen();
        } catch (IOException e) {
            /* Handle the failure to setup a connection. */
        }
    }
}

参考にしたものはJSR82のソースの入ったZIPファイルをダウンロードした時に付いていたPDFにあるソースです。
そして、プラグイン(SDK)をインストールした時に名前が一致しなかったので、インストールしたものを下に記載しておきます。

まとめ

今までやったことを整理して、まとめます。
正しい作業フローは以下のようになります。

  1. プラグイン(SDK)をEclipseにインストールする
  2. MavenでBluetoothAPI(BlueCove, javax.microeditionなど)をインストールする(POMファイル使用)

作成したPOMファイルは以下のようなものができました。

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>zenryokuservice</groupId>
  <artifactId>socket.server</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>

  <properties>
      <java.version>1.8</java.version>
      <maven.compiler.target>${java.version}</maven.compiler.target>
      <maven.compiler.source>${java.version}</maven.compiler.source>
  </properties>  

  <repositories>
    <repository>
      <id>microedition</id>
      <name>microedition</name>
      <url> https://mvnrepository.com/artifact/javax.microedition/midp</url>
    </repository>
    <repository>
      <id>microemu-extensions</id>
      <name>jsr82</name>
      <url>https://mvnrepository.com/artifact/org.microemu/microemu-jsr-82</url>
    </repository>
    <repository>
      <id>bluecove</id>
      <name>bluecove</name>
      <url>https://mvnrepository.com/artifact/net.sf.bluecove/bluecove</url>
    </repository>
  </repositories>

  <dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.microemu</groupId>
        <artifactId>microemu-jsr-82</artifactId>
        <version>2.0.4</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>junit</groupId>
      <artifactId>junit</artifactId>
      <version>4.11</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>net.sf.bluecove</groupId>
      <artifactId>bluecove</artifactId>
      <version>2.1.0</version>
    </dependency>
  </dependencies>
  <build>
   <plugins>
    <plugin>
      <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
      <configuration>
        <archive>
          <manifest>
            <addClasspath>true</addClasspath>
            <mainClass>zenryokuservice.socket.server.SocketServerBasic</mainClass>
            <classpathPrefix>dependency-jars/</classpathPrefix>
          </manifest>
          </archive>
          <descriptorRefs>
            <descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
          </descriptorRefs>
      </configuration>
      <executions>
        <execution>
          <id>make-assembly</id> <!-- this is used for inheritance merges -->
          <phase>package</phase> <!-- bind to the packaging phase -->
          <goals>
            <goal>single</goal>
          </goals>
        </execution>
      </executions>
    </plugin>
    <plugin>
      <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
      <artifactId>maven-dependency-plugin</artifactId>
      <version>2.5.1</version>
      <executions>
        <execution>
          <id>copy-dependencies</id>
          <phase>package</phase>
          <goals>
          <goal>copy-dependencies</goal>
          </goals>
          <configuration>
           <outputDirectory>
             ${project.build.directory}/dependency-jars/
           </outputDirectory>
          </configuration>
         </execution>
       </executions>
     </plugin>
   </plugins>
  </build>
</project>

java bluetooth API 〜ラズパイでbluetooth通信の実装を試みる〜

マイクロビットからラズパイ経由でMIDI音源を鳴らすことを目標にしています。イメージ図は下のようなものです。

今回はここのMicrobitからラズパイ(RPi)へデータを飛ばした時にラズパイで受け取るための装置を作ろうと思っています。

Bluetooth通信

ラズパイ上でBluetooth通信をしたいと思い、色々と調べているとこのようなページを見つけました。
ここにはBlueCoveというライブラリを使用してラズパイでJavaを起動してBluetooth通信を行う時につまづいたのでなにやらとやり取りをしている掲示板でした。
早い話が、BlueCoveをつかえばBluetoothを使用できそうだということです。がしかしプロジェクトは終了しているのか、メインプロジェクト

JSR-82

上のような規格(仕様)があります、大雑把に、Bluetooth通信の仕様を決めているものです。上のリンク先がJSR-82のサイトになります。JSR 82: JavaTM APIs for Bluetooth

そして、JavaTM APIs for Bluetoothのページからダウンロードできるようです。しかし、色々あってよくわからな買ったので最後に行き着いたとこのリンクをここに貼っておきます。
zipファイルにjavax.bluetooth.*が入っていました。そして下にあるサンプルコードが記載されているPDFファイルも入っているのでそれも参照します。

このZIPファイルをダウンロードして、Eclipseの設定からビルドパスに追加します。

そうすると下のように「javax.bluetooth.*」をインポートでいます。

ここからがBluetoothとの戦いが始まります。そして、これはクライアントアプリのサンプルコードです。
目的の実装はサーバー側の実装になりますが、入り口(イントロダクション)的に下に記載します。

Bluetoothサンプルコード

ちょうどダウンロードしたZIPに(上のZIPファイルに)PDFファイルが入っていましたので、ここに記載します。(コピペです)
こいつ(サンプルコード)を参考にBluetooth通信を試みます。
<とりあえずはクライアント側の実装です。>

import java.lang.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
import javax.microedition.io.*;
import javax.bluetooth.*;
/**
* This class shows a simple client application that performs device
* and service
* discovery and communicates with a print server to show how the Java * API for Bluetooth wireless technology works.
*/
public class PrintClient implements DiscoveryListener {
/**
* The DiscoveryAgent for the local Bluetooth device. */
    private DiscoveryAgent agent;
/**
* The max number of service searches that can occur at any one time. */
    private int maxServiceSearches = 0;
/**
* The number of service searches that are presently in progress. */
    private int serviceSearchCount;
/**
* Keeps track of the transaction IDs returned from searchServices. */
    private int transactionID[];
/**
* The service record to a printer service that can print the message
 April 5, 2002 Java APIs for Bluetooth Wireless Technology (JSR-82)
21
ALL RIGHTS RESERVED UNDER JSPA (JAVA SPECIFICATION PARTICIPATION AGREEMENT)
 * provided at the command line.
 */
private ServiceRecord record;
/**
* Keeps track of the devices found during an inquiry. */
private Vector deviceList;
/**
* Creates a PrintClient object and prepares the object for device
* discovery and service searching.
*
* @exception BluetoothStateException if the Bluetooth system could not be * initialized
*/
public PrintClient() throws BluetoothStateException {
/*
* Retrieve the local Bluetooth device object. */
LocalDevice local = LocalDevice.getLocalDevice();
/*
* Retrieve the DiscoveryAgent object that allows us to perform device * and service discovery.
*/
    agent = local.getDiscoveryAgent();
/*
* Retrieve the max number of concurrent service searches that can * exist at any one time.
*/
try {
maxServiceSearches = Integer.parseInt(
LocalDevice.getProperty("bluetooth.sd.trans.max")); } catch (NumberFormatException e) {
System.out.println("General Application Error");
System.out.println("\tNumberFormatException: " + e.getMessage()); }
transactionID = new int[maxServiceSearches];
    // Initialize the transaction list
    for (int i = 0; i < maxServiceSearches; i++) {
        transactionID[i] = -1;
    }
    record = null;
    deviceList = new Vector();
}
/**
* Adds the transaction table with the transaction ID provided. *
* @param trans the transaction ID to add to the table */
private void addToTransactionTable(int trans) {
for (int i = 0; i < transactionID.length; i++) {
        if (transactionID[i] == -1) {
            transactionID[i] = trans;
            return;
} }
}
/**
* Removes the transaction from the transaction ID table. *
* @param trans the transaction ID to delete from the table */
private void removeFromTransactionTable(int trans) { for (int i = 0; i < transactionID.length; i++) {
        if (transactionID[i] == trans) {
            transactionID[i] = -1;
            return;
} }
}
/**
* Completes a service search on each remote device in the list until all
* devices are searched or until a printer is found that this application * can print to.
*
* @param devList the list of remote Bluetooth devices to search *
* @return true if a printer service is found; otherwise false if
* no printer service was found on the devList provided */
private boolean searchServices(RemoteDevice[] devList) { UUID[] searchList = new UUID[2];
/*
* Add the UUID for L2CAP to make sure that the service record
* found will support L2CAP. This value is defined in the * Bluetooth Assigned Numbers document.
*/
    searchList[0] = new UUID(0x0100);
/*
* Add the UUID for the printer service that we are going to use to
* the list of UUIDs to search for. (a fictional printer service UUID) */
searchList[1] = new UUID("1020304050d0708093a1b121d1e1f100", false);
/*
* Start a search on as many devices as the system can support. */
    for (int i = 0; i < devList.length; i++) {
/*
* If we found a service record for the printer service, then * we can end the search.
*/
        if (record != null) {
            return true;
}
try {
int trans = agent.searchServices(null, searchList, devList[i],
                this);
            addToTransactionTable(trans);
        } catch (BluetoothStateException e) {
            /*
* Failed to start the search on this device, try another * device.
*/
}
/*
* Determine if another search can be started. If not, wait for * a service search to end.
*/
        synchronized (this) {
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} }
serviceSearchCount++;
if (serviceSearchCount == maxServiceSearches) {
    try {
        this.wait();
    } catch (Exception e) {
} }
/*
* Wait until all the service searches have completed. */
    while (serviceSearchCount > 0) {
        synchronized (this) {
            try {
                this.wait();
            } catch (Exception e) {
} }
}
    if (record != null) {
        return true;
    } else {
        return false;
} }
/**
* Finds the first printer that is available to print to.
*
* @return the service record of the printer that was found; null if no * printer service was found
*/
public ServiceRecord findPrinter() {
/*
* If there are any devices that have been found by a recent inquiry,
* we don't need to spend the time to complete an inquiry. */
RemoteDevice[] devList = agent.retrieveDevices(DiscoveryAgent.CACHED); if (devList != null) {
        if (searchServices(devList)) {
            return record;
} }
/*
* Did not find any printer services from the list of cached devices.
* Will try to find a printer service in the list of pre-known * devices.
*/
devList = agent.retrieveDevices(DiscoveryAgent.PREKNOWN); if (devList != null) {
    if (searchServices(devList)) {
        return record;
} }
/*
* Did not find a printer service in the list of pre-known or cached
* devices. So start an inquiry to find all devices that could be a * printer and do a search on those devices.
*/
/* Start an inquiry to find a printer   */
try {
agent.startInquiry(DiscoveryAgent.GIAC, this);
/*
* Wait until all the devices are found before trying to start the * service search.
*/
synchronized (this) {
         try {
             this.wait();
         } catch (Exception e) {
} }
} catch (BluetoothStateException e) { System.out.println("Unable to find devices to search");
}
if (deviceList.size() > 0) {
devList = new RemoteDevice[deviceList.size()]; deviceList.copyInto(devList);
    if (searchServices(devList)) {
        return record;
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} }
    return null;
}
/**
* This is the main method of this application. It will print out * the message provided to the first printer that it finds.
*
* @param args[0] the message to send to the printer
*/
public static void main(String[] args) {
    PrintClient client = null;
/*
* Validate the proper number of arguments exist when starting this * application.
*/
if ((args == null) || (args.length != 1)) { System.out.println("usage: java PrintClient message"); return;
}
    /*
     * Create a new PrintClient object.
     */
    try {
        client = new PrintClient();
} catch (BluetoothStateException e) { System.out.println("Failed to start Bluetooth System"); System.out.println("\tBluetoothStateException: " +
}
/*
 * Find a printer in the local area
 */
ServiceRecord printerService = client.findPrinter(); if (printerService != null) {
/*
* Determine if this service will communicate over RFCOMM or * L2CAP by retrieving the connection string.
e.getMessage());
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*/
String conURL = printerService.getConnectionURL(
ServiceRecord.NOAUTHENTICATE_NOENCRYPT, false); int index= conURL.indexOf(':');
String protocol= conURL.substring(0, index);
if (protocol.equals("btspp")) {
/*
* Since this printer service uses RFCOMM, create an RFCOMM * connection and send the data over RFCOMM.
*/
            /* code to call RFCOMM client goes here */
        } else if (protocol.equals("btl2cap")) {
                /*
                 * Since this service uses L2CAP, create an L2CAP
                 * connection to the service and send the data to the
                 * service over L2CAP.
                 */
          /* code to call L2CAP client goes here */
} else {
System.out.println("Unsupported Protocol");
}
} else {
System.out.println("No Printer was found");
} }
/**
* Called when a device was found during an inquiry. An inquiry
* searches for devices that are discoverable. The same device may * be returned multiple times.
*
* @see DiscoveryAgent#startInquiry
*
* @param btDevice the device that was found during the inquiry *
* @param cod the service classes, major device class, and minor
* device class of the remote device being returned *
April 5, 2002 Java APIs for Bluetooth Wireless Technology (JSR-82)
28
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*/
public void deviceDiscovered(RemoteDevice btDevice, DeviceClass cod) {
/*
* Since service search takes time and we are already forced to * complete an inquiry, we will not do a service
* search on any device that is not an Imaging device.
* The device class of 0x600 is Imaging as
* defined in the Bluetooth Assigned Numbers document.
*/
if (cod.getMajorDeviceClass() == 0x600) { /*
} }
* Imaging devices could be a display, camera, scanner, or * printer. If the imaging device is a printer,
* then bit 7 should be set from its minor device
* class according to the Bluetooth Assigned
 * Numbers document.
*/
if ((cod.getMinorDeviceClass() & 0x80) != 0) {
/*
* Now we know that it is a printer. Now we will verify that
* it has a rendering service on it. A rendering service may
* allow us to print. We will have to do a service search to
* get more information if a rendering service exists. If this
* device has a rendering service then bit 18 will be set in * the major service classes.
*/
if ((cod.getServiceClasses() & 0x40000) != 0) { deviceList.addElement(btDevice);
} }
/**
* The following method is called when a service search is completed or
* was terminated because of an error. Legal status values * include:
* SERVICE_SEARCH_COMPLETED,
* SERVICE_SEARCH_TERMINATED,
* SERVICE_SEARCH_ERROR,
* SERVICE_SEARCH_DEVICE_NOT_REACHABLE, and
* SERVICE_SEARCH_NO_RECORDS. *
* @param transID the transaction ID identifying the request which
 * initiated the service search
 *
* @param respCode the response code which indicates the
* status of the transaction; guaranteed to be one of the * aforementioned only
*
*/
public void serviceSearchCompleted(int transID, int respCode) {
/*
* Removes the transaction ID from the transaction table. */
removeFromTransactionTable(transID);
    serviceSearchCount--;
    synchronized (this) {
        this.notifyAll();
} }
/**
* Called when service(s) are found during a service search.
* This method provides the array of services that have been found. *
* @param transID the transaction ID of the service search that is * posting the result
*
* @param service a list of services found during the search request *
* @see DiscoveryAgent#searchServices
*/
public void servicesDiscovered(int transID, ServiceRecord[] servRecord) {
/*
* If this is the first record found, then store this record * and cancel the remaining searches.
*/
    if (record == null) {
        record = servRecord[0];
/*
* Cancel all the service searches that are presently * being performed.
*/
April 5, 2002
Java APIs for Bluetooth Wireless Technology (JSR-82)
30
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} }

でわでわ。。。



java midi Hello java sound〜javax.sound.midiでハローワールド〜

今回は、JavaでMidiを扱うための実装をしていきます。やはり、初めにハローワールドをやります。これにより基本的な情報を集めます。

具体的に

<作成したテストコード>

private void printInfo(MidiDevice.Info info) {
    System.out.println("*** Name ***");
    System.out.println(info.getName());
    System.out.println("*** Vendor ***");
    System.out.println(info.getVendor());
    System.out.println("*** Description ***");
    System.out.println(info.getDescription());
}

@Test
public void testMidiCreator() {
    MidiDevice.Info[] infos = MidiSystem.getMidiDeviceInfo();
    int i = 0;
    for (MidiDevice.Info inf : infos) {
        System.out.println("*** Info" + i + " ***");
        printInfo(inf);
        i++;
    }
    System.out.println("// シーケンサ");
    // シーケンサー
    printInfo(target.getSeq().getDeviceInfo());
    System.out.println("// シンセサイザ");
    // シンセサイザ
    printInfo(target.getSynth().getDeviceInfo());
}

<テスト対象クラス(実装するクラス)>

private Sequencer seq;
private Transmitter seqTrans;
private Synthesizer synth;
private Receiver synthRcvr;

/** コンストラクタ */
public MidiCreator() {
    try {
          seq = MidiSystem.getSequencer();
          seqTrans = seq.getTransmitter();
          synth = MidiSystem.getSynthesizer();
          synthRcvr = synth.getReceiver(); 
          seqTrans.setReceiver(synthRcvr);  
    } catch (MidiUnavailableException e) {
        e.printStackTrace();
          // handle or throw exception
    }
}
/** ゲッターとセッターは省略します */

そして、実行結果

////// init //////
*** Info0 ***
*** Name ***
Gervill
*** Vendor ***
OpenJDK
*** Description ***
Software MIDI Synthesizer
*** Info1 ***
*** Name ***
Real Time Sequencer
*** Vendor ***
Oracle Corporation
*** Description ***
Software sequencer
// シーケンサ
*** Name ***
Real Time Sequencer
*** Vendor ***
Oracle Corporation
*** Description ***
Software sequencer
// シンセサイザ
*** Name ***
Gervill
*** Vendor ***
OpenJDK
*** Description ***
Software MIDI Synthesizer

これはコンソールに出力した結果です。
そして実行画像は下にあります。

これは、Microbitからのメッセージを受けてMIDI音源を鳴らすための仕組みづくりの一環です。

作成したコードはGithubにアップしています。

ちなみに、MIDIを再生する順序は以下のようになります。

MIDIの再生

  1. デバイスを読み込むMidiSystem.getSequencer();
  2. Midiファイル(*.midなど)を読み込むnew File("midiファイルへのパス");
  3. 再生するデバイスにシーケンス(MIDIファイル)をセット
    Sequence mySeq = MidiSystem.getSequence(midi);
    seq.setSequence(mySeq);
  4. 再生処理seq.start();
  5. 再生する時間分処理を停止するThread.sleep(10000);
  6. 再生処理を停止するseq.stop();

こんな感じです。
実際に処理が動いて音がなるとわかっていても感動するものがあります。

でわでわ。。。



java midi 〜javax.sound.midiを使う〜

今回はJavaでMIDIを鳴らすためのプログラムを改定みようと思います。まずは、PC上で鳴らすことを考えます。
早い話が、JavaでMidiを扱う時の概要を理解しようというところです。

事の経緯

Microbitからメッセージを送信し、ラズパイで受けて適当なメッセージを作成しMIDI音源に送信、音を鳴らす。というものを作成しようとしています。

でわ。。。学習開始!

java.sound.midi

上のリンク先にはJavaDocがあります。そして、チュートリアルがありました。ここのページを学習します。

ちなみに、大元のページはこちらです。java sound APIのドキュメントになります。

Java Sound プログラマーズガイド

このページを学習します。

Midiを使う

シンプルにMIDIとは音源を鳴らすためのデータです。なのでこれを受け取ったMIDI音源はドラムとかピアノとか音を鳴らすわけです。じゃ、Javaでやろうとしたらどうやるか?
扱うデータは目で見えるようにすると下のようなイメージです。

そして、MIDIの概要を大まかに説明しているのはこちらのページです。ここでMIDIはどんなものか記載されています。
そして、Javaではどのような扱いをするのか記載しています。

プログラミング

JavaでMIDIを扱う時にはMidiSystemクラスを使用するようです。そして以下のものを使用できるようです。

  1. シーケンサ
  2. シンセサイザ
  3. トランスミッタ (MIDI 入力ポートに関連付けられたトランスミッタなど)
  4. レシーバ (MIDI 出力ポートに関連付けられたレシーバなど)
  5. 標準 MIDI ファイルのデータ
  6. サウンドバンクファイルのデータ

プログラムの実行手順

  1. デバイスの取得
  2. デバイスのオープン
  3. トランスミッタとレシーバの接続
  4. (デバイスへの)MIDIメッセージの送信

JavaでMIDIを使う場合は

JavaTM Sound API は、MIDI データ用のメッセージルーティングアーキテクチャーを指定します。

そして、トランスミッタ(MIDI入力)、レシーバ(MIDI出力)を使用します。

トランスミッタが MidiMessages を送信するレシーバの設定および問い合わせを行うためのメソッドが含まれます。

のようなので、この仕組みを使用してMIDI再生を行うプログラムを作ります。

Java Midi の仕組みについて

Java Sound API のメッセージ交換システム内の基本モジュール、以下にまとめます。
MidiDevice 、内容は以下に。。。
< シンセサイザ >
< シーケンサ >
< MIDI入力ポート >
< MIDI出力ポート >

サンプルコード

単一のデバイスの接続

    Sequencer seq;
    Transmitter seqTrans;
    Synthesizer synth;
    Receiver synthRcvr;
    try {
          seq = MidiSystem.getSequencer();
          seqTrans = seq.getTransmitter();
          synth = MidiSystem.getSynthesizer();
          synthRcvr = synth.getReceiver(); 
          seqTrans.setReceiver(synthRcvr);  
    } catch (MidiUnavailableException e) {
          // handle or throw exception
    }

複数のデバイスへの接続

    Synthesizer synth;
    Sequencer seq;
    MidiDevice inputPort;
    // [obtain and open the three devices...]
    Transmitter inPortTrans1, inPortTrans2;
    Receiver synthRcvr;
    Receiver seqRcvr;
    try {
          inPortTrans1 = inputPort.getTransmitter();
          synthRcvr = synth.getReceiver(); 
          inPortTrans1.setReceiver(synthRcvr);
          inPortTrans2 = inputPort.getTransmitter();
          seqRcvr = seq.getReceiver(); 
          inPortTrans2.setReceiver(seqRcvr);
    } catch (MidiUnavailableException e) {
          // handle or throw exception
    }

ぶっちゃけて複数のMIDI音源を使用するつもりはないので、単一のデバイスだけで良い気がしますが、もしかしたら複数ならしたい。。。となるかもしれないので記載しておきます。
が、まずは単一のデバイスを鳴らすことから始めます。

Javaコードを書く

とりあえずは、上のコードを色々と使用できるように「MidiCreator」という名前でクラスを作成しました。

public class MidiCreator {
    private Sequencer seq;
    private Transmitter seqTrans;
    private Synthesizer synth;
    private Receiver synthRcvr;

    /** コンストラクタ */
    public MidiCreator() {
        try {
              seq = MidiSystem.getSequencer();
              seqTrans = seq.getTransmitter();
              synth = MidiSystem.getSynthesizer();
              synthRcvr = synth.getReceiver(); 
              seqTrans.setReceiver(synthRcvr);  
        } catch (MidiUnavailableException e) {
              // handle or throw exception
        }
    }
}

コンストラクタで、使用するクラス群のセットアップを行なっています。ほとんどサンプルコードのコピーです。

今回は、ここまでにします。

でわでわ。。。

Microbit ラズパイ Bluetooth〜マイクロビットとラズパイ間をSDPで通信する〜

今回は、Microbitとラズパイの間をBluetooth経由で通信するためのサーバーを作成し始めようと思います。
参考にするページは本家Oracleのページです

元々のやりたいこと

一応この実装の目的は、Microbitからのbluetooth経由メッセージをラズパイで受信して、Midiメッセージを音源モジュールに送信、音を鳴らすというのが目的です。下はイメージになります。

SDPで通信

SDP(Sockets Direct Protocol)はMicrobitとラズパイの通信で使用できるという情報を得て、現在に至りますが、早い話が、Bluetoothでの通信時にこのSDPが使用できるということです。このテクノロジーを使用するためにサポートされて(JDKに入って)いるクラスは下に記載しました。(参考サイト参照)

  • java.net package
    • Socket
    • ServerSocket
  • java.nio.channels package:
    • SocketChannel
    • ServerSocketChannel
    • AsynchronousSocketChannel
    • AsynchronousServerSocketChannel

必要な作業

  1. SDP構成ファイルの作成
  2. SDPプロトコルの有効化
  3. SDPのデバッグ

こんな感じの作業が必要になると思いますが、如何せんやってみないことには始まらないので。。。

SDPサーバーを作る

SDP構成ファイルの作成このページを読んでみると、構成ファイル(設定ファイル)を作る必要がある、と記載しているのでその通りにやってみます。。。
しかし、記載ルールが書いてあるだけなのでよくわからない状態です。
わからないので調べます。そして、ちょうど良いのがありました。設定ファイルのテンプレートのようなものらしいです。早速失敬して。。。
ご丁寧に、全部コメントアウトされています。必要な部分を修正、コメントを外して使用します。

設定ファイル(Conf File)

#
# Configuration file to enable InfiniBand Sockets Direct Protocol.
#
# Each line that does not start with a comment (#) is a rule to indicate when
# the SDP transport protocol should be used. The format of a rule is as follows:
#   ("bind"|"connect") 1*LWSP-char (hostname|ipaddress["/"prefix]) 1*LWSP-char ("*"|port)["-"("*"|port)]
#
# A "bind" rule indicates that the SDP protocol transport should be used when
# a TCP socket binds to an address/port that matches the rule. A "connect" rule
# indicates that the SDP protocol transport should be used when an unbound
# TCP socket attempts to connect to an address/port that matches the rule.
# Addresses may be specified as hostnames or literal Internet Protocol (IP)
# addresses. When a literal IP address is used then a prefix length may be used
# to indicate the number of bits for matching (useful when a block of addresses
# or subnet is allocated to the InfiniBand fabric). 

# Use SDP for all sockets that bind to specific local addresses
#bind    192.168.4.1    *
#bind    fe80::21b:24ff:fe3d:7896    *

# Use SDP for all sockets that bind to the wildcard address in a port range
#bind    0.0.0.0    5000-5999
#bind    ::0        5000-5999

# Use SDP when connecting to all application services on 192.168.1.*
#connect 192.168.1.0/24       1024-*

# Use SDP when connecting to the http server or MySQL database on hpccluster.
#connect hpccluster.foo.com   80
#connect hpccluster.foo.com   3306

Socketの実装

以前作成したものですが、これに設定ファイルを適用すればいけるみたいです。下のものはSocketサーバーを起動するコードです。
クライアントから送信されたメッセージ(テキストなど)をそのまま返す処理になっています。

public void startServer() {
    try {
        System.out.println("*** SocketServer start " + server.isBound() + "***");
        Socket recieve = server.accept();
        System.out.println("*** Server Get Request start***");
        // 受信データの読み込み
        StringBuilder responseTxt = new StringBuilder("");
        // 受信状態
        System.out.println("クライアント: " + recieve.getRemoteSocketAddress());
        System.out.println("接続: " + recieve.isConnected());
        System.out.println("入力ストリームが閉じている: " + recieve.isInputShutdown());

        // 受信したリクエスト
        InputStream in = recieve.getInputStream();
        // 返却するレスポンス
        OutputStream writer = recieve.getOutputStream();
        System.out.print("Server recieve is ...");
        int c = 0;
        // CRとCRLFの場合で入力が終了している時がある
        while((c = in.read()) != -1) {
            char ch = (char)c;
            responseTxt.append(ch);
            // 空の場合
            if (c == 10 || c == 13) {
                break;
            }
        }
        System.out.println(responseTxt.toString());
        System.out.println("*** Server Send Response start***");
        // レスポンス送信
        writer.write((responseTxt.toString() + System.getProperty("file.separator")).getBytes());
        writer.flush();
        in.close();
        writer.close();
        System.out.println("*** SocketServer end ***");
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 開いたストリームを閉じる
        try {
            closeServer();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
一度書けばどこでも動くの精神

ということです(笑)
あとは動かしてみてうまくいくかどうか?を確認します。
そして、これをベースにして「〜を受信したときに〜する」というような処理を実装していきます。
ソースはGithubにコミットしてありますので、よかったら全体のソースも見てみてください、

でわでわ。。。



Java Socket Server〜ラズパイで動くサーバーを作る4: javaサーバー2〜

今回はJavaサーバーの設計に着手します。
MicrobitとラズパイのBluetooth接続ができることは確認したので、その次にMicrobitのBluetoothボタンサービスから送信されるデータを受け取ることを考えます。

Bluetoothサービス調査

ラズパイとMicrobitを接続した時には、blutoothctlコマンドで接続しました。なので、JavaからBluetoothに接続したいと思いますので、そこらへんの調査をします。
Googleで「java bluetooth api」などと検索するとオラクルのページを見つけることができました。
やっぱり英語なので、翻訳機能で日本語にして読みます。が大雑把な概要(イメージ)歯科理解できず。。。
仕方ないので他に探します。

ちょっとアプローチを変えて

調べてみると接続して、通信するにはSDPというプロトコルを使用する様です。
上記のリンクをまとめると、ラズパイでSDPサーバーを起動してMIcrobitからの通信を受信するためのアプリケーションを起動、待機させておくということをやった様です。

プロトコルとは

余談ですが、プロトコルという言葉について記載しておきます。プロトコルは送信側と受信側「この様にデータを投げるし、受け取るよ?」というルールを決めたものなので作ればいくらでも存在するものです。有名なものしか耳に入ってこないので、それしかないというわけではありませんということを記載しておきたかった次第です。
具体的には「http」とか「ftp」などのURLの頭につくもののことです。

SDPプロトコル

参考URL:
シリアル通信のQA

結局のところはMicrobitからシリアル通信を行います、具体的には以下の様なケースが考えられます。

  1. ボタンを押下した時に文字をシリアル通信
  2. 温度をシリアル通信
  3. そのほかのセンサーなどをシリアル通信

こんな感じでデータをラズパイに送信します。

これらを実現するためにはとりあえず、ラズパイでMicrobitからの通信を受信するためのサーバーが必要です。
上の参考URLではSDPサーバーを立ち上げて動かしている様でした。

JavaサーバーSDP

もしかしたらSDPを使用しなくても良いのかもしれません。
現状、持っている情報から行くとSDPでMicrobitからデータが送信されてくるという認識なのでSDPを使用しようとしています。がここも調査が必要です。
今回はJavaでBluetooth通信をしたいのでここについて詳しく調べます。
Java Bluetooth APIを使用するのも手段の1つです。というかこれを使用します。

JSR 82

これがJavaでBluetoothを使用するときの仕様(JSR 82)になる様です。
とりあえずは、必要なライブラリをインストール(ダウンロード)します。つまりPOMファイルの出番です。
POMファイルはXMLに必要な情報を記述して「ビルド!」ってやるとMavenリポジトリから対象のライブラリをダウンロードしてくれる優れものです。
ここのリンクにある内容をPOMファイルに追記します。
このページに追記する内容がそのまま書いてあります。

ここの<!-- http://XXXXXXX -->とある部分はリポジトリのURLになります。なので手順は以下の様になります。

  1. 青色で囲っている部分をコピー
  2. POMファイルを開き<dependncies>で囲まれている部分にペースト

最終的に以下の様になりました。

  <repositories>
    <repository>
      <name>jsr82</name>
     <id>microemu-extensions</id> <url>https://mvnrepository.com/artifact/org.microemu/microemu-jsr-82</url>
    </repository>
  </repositories>
 ・
   ・
   ・

nameは適当につけました。。。。
これを作成したら、Eclipseのプロジェクトを右クリック→Maven→Maven installをクリックすると下の様にインストールされました。

次回は、このライブラリを使用してみます。

でわでわ。。。



Java Socket Server〜ラズパイで動くサーバーを作る3: javaサーバー〜

今回は、Javaで作るAPサーバーを作り始めます。
ちなみに、APサーバーというのは画面を表示しないサーバーのことだと思ってくれればOKです。

現状

前回までにやった事は以下になります。

ここまでで、ラズパイに作成したソースをGit hubにアップしておけばあとはラズパイで起動できるようになりました。

目的の確認

今度は、核になるサーバーを作ります。確認のため全体の処理フローを以下に示します。

雑な絵ですが、つまるところは

  1. マイクロビットから何かしらのメッセージをラズパイに送る
  2. ラズパイで受けたメッセージからMidiメッセージを生成
  3. 生成したメッセージをラズパイに接続したMidi音源に送信

この様な形で、マイクロビットをコントローラーにした、Midiプレーヤーを作ろうと考えてます。イメージは下の様な感じです。

![](http://zenryokuservice.com/wp/wp-content/uploads/2019/10/スクリーンショット-2019-10-08-20.19.29-300x200.png)

Javaサーバー

今回作成するものは、上記の「2」にある様に、ラズパイで起動して、メッセージの受信と送信を行うものにします。

リクエストとレスポンス

余談ではありますが、今回作成するものは受信と送信を行うのですが、この仕組みは身近にあるものなので記載しておきます。

ホームページ開くのと同じ

余りに身近になったこのテクノロジーは、TCP/IPなどと呼ばれるネットワーク技術をベースにしています。送受信するメッセージがhttpメッセージです。

httpリクエストの例

httpの詳細には触れませんが、大雑把に、リクエストとレスポンスがありサーバーへ送信するメッセージをリクエスト、サーバーが返すメッセージをレスポンスと呼びます。

スマホで検索したページを開く時
  1. スマホを開いてブラウザアプリを起動します
  2. http://www.google.co.jpにアクセスします。
  3. この時にスマホから上のURLへGETリクエストを送信
  4. レスポンスとして、スマホで見ているHTML(であろう)ファイルをダウンロード
  5. ブラウザで表示

というような手順を踏みます。

これと同じ様にJavaサーバーも動く
  1. マイクロビットからBluetooth経由でhttpでないがメッセージ(データ)を送信
  2. ラズパイのJavaサーバーがそのデータを受け取る
  3. 何かしらの処理をしてMidi音源にUSB経由でMidiメッセージを送信
  4. Midi音源が鳴る

こんな風に動かそうと思いこの計画を立てました。

JavaServerの仕様

全体の流れとしては上記の通りです。これを実現するために、どーしたら良いか?考えます。

前提

  1. マイクロビットは、シリアルデータ通信を行う事が出来る事を確認済み

今後は、以下の事を確かめていきます

  1. ラズパイでマイクロビットとBluetooth通信を行う為のペアリングが出来る事を確認
  2. ラズパイからUSBでMidi音源にMidiメッセージを送信出来る事を確認

この部分は、後々に確かめようと思います。

理由

  1. 早くJavaサーバーを作り、ラズパイで動かしたいから
  2. もし前提が通らなくても、他の事に使えるので、作り損はない

こんな感じです。

プログラム設計

お待ちかね、プログラム設計です。今回はJavaのSocketを使用したサーバーを作ります。ソケットは昔からある低レベAPIで、送信データの内容全てをコントロール出来ます。逆に言うと全部自分で作る…という事です。

[ソケットの扱い](https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/api/java/net/Socket.html)に関しては次回以降やります。

でわでわ…

## 関連ページ
1. [Javaで通信処理を行う](https://zenryokuservice.com/wp/2019/07/20/java-socket-%e3%80%9c%e6%a5%b5%e5%b0%8f%e3%82%b5%e3%83%bc%e3%83%90%e3%83%bc%e3%81%a7%e9%80%9a%e4%bf%a1%e3%81%ae%e5%9f%ba%e6%9c%ac%e3%82%92%e5%ad%a6%e3%81%b6%e3%80%9c/)
2. [極小サーバーを作る](https://zenryokuservice.com/wp/2018/09/14/java-network-socket%e3%80%9c%e6%a5%b5%e5%b0%8f%e3%82%b5%e3%83%bc%e3%83%90%e3%83%bc%e3%80%9c/)




Java Socket Server 〜ラズパイで動かすサーバーを作る2: mavenでjarファイル出力〜

Mavenビルドをかけると下の様なエラーが出ました。

解決方法に関して、結局のところはマニフェストファイルを作成してビルドし直すというところです。

できた方法

  1. pom.xmlファイルにプラグインを追加する
    「maven-dependency-plugin」
    「maven-assembly-plugin」
  2. ビルドする。ゴールはとりあえずで、「install」を設定して起動した。
  3. 出力したXXXX-jar-with-dependenciesを実行する

こんな感じでできました。
ちなみに、実行するコマンドは下のものです。
java 対象のjarファイル.jar ./対象のファイルまでのパス/出力した.jar という形でコマンドを叩きます。
自分の叩いたものはこちらです。
java -jar ./target/socket.server-0.0.1-SNAPSHOT-jar-with-dependencies.jar

下のものは調べたけどうまくいかなかったので、一応の形で記載しています。でも、初めからjar-with-dependenciesのついているjarファイルを実行していれば問題なかったかも?

マフェストファイルを出力する方法

作成したプロジェクトをMaven化するなどしてMavenプロジェクトを作成します。

そして、プロジェクトを右クリックしてエクスポート(Export)をクリックします。そうすると下の様なダイヤログが見れます。

ここで、Java/Jar Fileを選択します。
そして出力するプロジェクトを選択します。

下のものはそのまま次へ

次のところで、出力するマニフェストファイル名を指定します。

そして、出力した結果が以下になります。

packageコマンドを実行する場合

色々と調べてみましたが、「コマンドを実行したほうが早い」ということになり、以下のコマンドを実行します。
ターミナル(コマンドプロンプト)を開き、プロジェクトのディレクトリまで移動します。
そして、「mvn package」と入力します。

でわでわ。。。