到達目標
・Raspberry Pi 上でソフトウェア開発ができるように、環境を整えることができる。
・標準的なインターフェースについて理解し、利用することができる。
・初歩的なIoTプログラミングについて理解できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| I2C、SPIによる周辺デバイス制御 | I2C、SPIなどの標準的なインターフェースについて理解し、自ら考えてプログラミンができる。 | I2C、SPIなどの標準的なインターフェースを利用する方法を調べて、プログラミングできる。 | I2C、SPIなどの標準的なインターフェースを利用したプログラミングができない。 |
| PWM制御 | ラズパイのハードウェアPWMの設定方法を理解し、自ら考えてプログラミングできる。 | ラズパイのハードウェアPWMを利用する方法を調べて、プログラミングできる。 | ラズパイのハードウェアPWMを利用したプログラミングができない。 |
| IoTプログラミングの基礎 | Node-REDのフロー制御について理解し、自らが必要なプログラムを記述して取り込むことができる。 | Node-REDのフロー制御について理解し、遠隔のデータ送受信ができる。 | Node-REDのフロー制御が理解できず、遠隔のデータ送受信ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
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。
1週ごとに、実施した内容を作業報告書として記録すること。
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。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
|
|
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。
|
| 2週 |
I2CインターフェースでLCDの表示制御を行う。 |
I2Cインターフェースについて理解できる。
LCDの表示制御プログラムが作成できる。
|
| 3週 |
同上 |
同上
|
| 4週 |
同上 |
同上
|
| 5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。
|
| 6週 |
同上 |
同上
|
| 7週 |
同上 |
同上
|
| 8週 |
第7週目までの作業内容のまとめ |
作業報告書を整理・作成できる。
|
| 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。
|
| 10週 |
同上 |
同上
|
| 11週 |
MQTTについて調査し、その仕組みを理解する。 |
MQTTについて理解する。
|
| 12週 |
Node-REDを導入する。 |
Node-REDをインストールできる。
|
| 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。
|
| 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。
|
| 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 |
作業報告書を整理・作成できる。
|
| 16週 |
同上 |
同上
|
評価割合
| 作業報告書 | 合計 |
| 総合評価割合 | 100 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 100 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 |