概要:
Raspberry Pi 3とI2CやSPIインターフェースでLCDやA/D変換器などを接続して制御を行う。また、PWM制御について学ぶ。
最後に、Node-REDによるMQTTサーバを利用した簡単なIoT実験を行う。
授業の進め方・方法:
Raspberry Pi を1人1台ずつ用いて実験を進める。
指示に従って必要な操作を行い、各種ソフトウェアのインストールと設定を行う。
簡単なプログラムを書いて、I/Oの制御を行う。
Node-REDを用いて、フローによる簡単な遠隔制御を行う。
注意点:
積極的に課題に取り組むこと。
各授業時間ごとに、実施した内容を作業報告書として作成し、次回の授業時間までに提出すること。
各インターフェースに接続されているデバイスの仕様を理解した上で、プログラミングに臨むこと。
Node-REDはフローを作成することで、簡単にさまざまなプロトコルに対応できる便利なツールである。目的に応じて、自らプログラムを作成してフローに取り込むようにすること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ガイダンス
OS等のアップデート実施 |
OSなどのソフトウェアを最新に保てる。
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| 2週 |
ハードウェアPWMによるサーボモータ制御を行う。 |
PWM制御について理解できる。
使用するサーボモータに合わせて適切にハードウェアPWMの設定ができる。
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| 3週 |
同上 |
同上
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| 4週 |
I2Cインターフェースで接続された気温・気圧センサからデータを取得する。 |
I2Cインターフェースについて理解できる。
センサからのデータ取得方法について理解し、データが取得できる。
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| 5週 |
同上 |
同上
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| 6週 |
同上 |
同上
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| 7週 |
同上 |
同上
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| 8週 |
第7週目までの作業内容のまとめ |
作業報告書の整理・作成ができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
SPIインターフェースでA/D変換器から値を読み込む。 |
SPIインターフェースについて理解できる。
A/D変換器から値を読み取るプログラムが作成できる。
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| 10週 |
同上 |
同上
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| 11週 |
同上 |
同上
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| 12週 |
MQTTについて調査し、その仕組みを理解する。
Node-REDを導入する。 |
MQTTについて理解する。
Node-REDのインストールができる。
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| 13週 |
Node-REDでMQTTサーバ経由でA/D変換値を取得して、WEB上に表示する。 |
MQTTサーバを利用して、データの送受信ができる。
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| 14週 |
Node-REDでMQTTサーバ経由でA/D変換値を取得して、サーボモータを制御する。 |
MQTTサーバを利用して、遠隔制御ができる。
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| 15週 |
ここまでの作業内容（主にアプリケーション作成）のまとめ |
作業報告書の整理・作成ができる。
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| 16週 |
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 基礎的能力 | 工学基礎 | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 実験テーマの目的に沿って実験・測定結果の妥当性など実験データについて論理的な考察ができる。 | 3 | |
| 実験ノートや実験レポートの記載方法に沿ってレポート作成を実践できる。 | 3 | |
| 実験データを適切なグラフや図、表など用いて表現できる。 | 3 | |
| 実験の考察などに必要な文献、参考資料などを収集できる。 | 3 | |
| 実験・実習を安全性や禁止事項など配慮して実践できる。 | 3 | |
| 個人・複数名での実験・実習であっても役割を意識して主体的に取り組むことができる。 | 3 | |
| 共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。 | 3 | |
| レポートを期限内に提出できるように計画を立て、それを実践できる。 | 3 | |
| 専門的能力 | 分野別の工学実験・実習能力 | 情報系分野【実験・実習能力】 | 情報系【実験・実習】 | 与えられた問題に対してそれを解決するためのソースプログラムを、標準的な開発ツールや開発環境を利用して記述できる。 | 4 | |
| フローチャートなどを用いて、作成するプログラムの設計図を作成することができる。 | 4 | |
| ソフトウェア生成に利用される標準的なツールや環境を使い、ソースプログラムをロードモジュールに変換して実行できる。 | 4 | |
| 問題を解決するために、与えられたアルゴリズムを用いてソースプログラムを記述し、得られた実行結果を確認できる。 | 4 | |
| ソフトウェア開発の現場において標準的とされるツールを使い、生成したロードモジュールの動作を確認できる。 | 4 | |
| 論理回路などハードウェアを制御するのに最低限必要な電気電子測定ができる。 | 3 | |
| 標準的な開発ツールを用いてプログラミングするための開発環境構築ができる。 | 4 | |
| 要求仕様にあったソフトウェア(アプリケーション)を構築するために必要なツールや開発環境を構築することができる。 | 4 | |
| 要求仕様に従って標準的な手法によりプログラムを設計し、適切な実行結果を得ることができる。 | 4 | |