Indoor Corgi

Raspberry Pi PicoにUART/I2C経由でのファームウェアアップデートを可能にするカスタムブートローダー「Picoboot3」を開発、公開しました。

UART/I2Cでファームウェアアップデートを可能に

Raspberry Pi Picoの組み込みブートローダーを使うとUSBやSWD経由でファームウェアを書き込むことが可能です。一方で状況によってはUARTやI2C経由でのファームウェア書き込みを使いたいケースもあります。例えばホストとUART/I2Cで通信したり、USBコネクターを搭載しないカスタムPico基板などです。

Picoboot3を使うことでUART/I2Cでファームウェア書き換え機能を実装することができます。

既存のブートローダーも引き続き使用可能

Picoboot3を搭載した場合でも、既存のブートローダーを使用したUSBやSWDによるファームウェア書き換えは引き続き利用可能です。

移行が簡単

Picoboot3を組み込むに当たり、既存のプログラムコードに変更は必要ありません。リンカスクリプトとcmakeに簡単な変更を加えるだけです。

また、プログラマーも提供しているため、新たに作成する必要はありません。

カスタマイズ

ヘッダーファイルの書き換えのみで、ピンの割り当てなどの機能をカスタマイズ可能です。

プラットフォーム

Pico SDKを利用したプロジェクト、RP2040/RP2350 MCUに対応しています。

オープンソース

Picoboot3およびプログラマーはオープンソースであり、MITライセンスで公開しています。そのため、ライセンスと著作権表記のみで商用、非商用を問わずご利用いただけます。具体的な使い方はGitHubをご覧ください。

Indoor Corgiでは基板の設計とソフトウェアの開発を通してお客様の課題解決のサポートを行っております。こんな機能のデバイスを作りたい、ソフトウェアでこの課題を解決したい、といった疑問をお持ちでしたらお問い合わせよりご相談ください。

サーボモーターを制御できるRaspberry Pi(ラズパイ)用拡張基板「RPZ-RC-Servo」を発売しました。製品1台で6台のRCサーボモーターを制御でき、製品2台使用することで最大12台のモーターを駆動できます。

Raspberry Piへ電力を供給する機能もあり、単一電源でシステムを構成できます。

一般的なDCモーターと異なり、RCサーボモーターはモーターシャフトの角度(位置)を電気的に指示することが可能なモーターで、以下のような応用が可能です。

• ものや自機を決まった位置に移動させる
• カメラ動かして撮影角度を変える
• ロボットアームでものを仕分ける
• スイッチを押したり離したりする
• 移動体の舵を操作する

モーター制御にはリアルタイム性が求められるPWM方式が使われており、Raspberry Piから直接制御するのには不向きです。そこで、RPZ-RC-Servoでは高精度かつ安定した波形を出力できる専用のコントローラーを搭載しました。

また、Indoor Corgiが開発したモーター制御用Pythonライブラリが付属します。わずか数行のコードでモーターを回転させることができるほか、モーターの角度を指定するモードを複数用意しており、直感的にプログラムを作成できます。

詳細や仕様については製品ページをご覧ください。

RPZ-RC-Servo (Raspberry Pi用 サーボモータードライバー)

RCサーボモーターを制御できるRaspberry Pi(ラズパイ)用拡張基板です。モーターの角度(位置)を指示すれば、自動で目標までモーターを動かしてくれます。ものを動かしたり回転させるシステムが実現できます。Raspberry Piへ電力を供給する機能もあり、単一電源でシステムを構成できます。

Raspberry Piはカメラコネクターを搭載しており、カメラモジュールを接続することで写真や動画を撮影できます。しかし、いずれも基板のみであるため、カメラの撮影方向を定めるためには固定する必要があります。

そこで、Raspberry Pi Zero、V3/V2カメラモジュールを三脚に固定可能な「RPZ-CamMountKit-V」を発売しました。三脚穴を搭載することで、市販の三脚や、三脚穴に対応したマウンターに固定可能となります。カメラの撮影方向を調整するのに最適です。

Raspberry Pi本体とカメラモジュールが同じ方向になるように配置されています。例えば、「RPZ-PIRS」(人感/明るさセンサー/赤外線拡張基板)と組み合わせると、人感センサーの検出方向とカメラの撮影方向を合わせることができます。人や動物が通ったのを検知してカメラで撮影する、といった応用が可能です。

また、輪ゴムを利用するなどして電源となるモバイルバッテリーを固定することもできます。この場合、システム全てを三脚上に固定できます。モバイルバッテリーWake up対応の電源管理基板「RPZ-PowerMGR」を組み合わせると、指定時刻に起動して撮影し、シャットダウンして電力を節約するようなタイムラプス撮影システムを構築できます。こちらにサンプルプログラムを公開しているので、ぜひ参考にしてください。

本製品はRaspberry Pi Zeroシリーズ(Zero、Zero W/WH/2W)、純正のV3もしくはV2カメラモジュールに対応しています。ベースパーツ、カメラケーブル、固定用ネジ類が付属します。Raspberry Pi本体、カメラモジュール、三脚は付属しません。

HQカメラ用のマウントキットも用意しています。使い方や購入は製品ページを参照してください。

2024年2月、Raspberry Piの最新モデルであるRaspberry Pi 5が日本で発売となりました。システムの変更により、以前のRaspberry Piで利用できていた機能が使えなくなっているものがあります。本記事では、主に拡張基板(HAT)に関連した変更と対応方法、およびIndoor Corgi製品のRaspberry Pi 5対応状況についてまとめました。

RPi.GPIO、pigpioが利用できなくなりました

Pythonから40ピンコネクターの信号を制御するのに広く使われているRPi.GPIOとpigpioライブラリがRaspberry Pi 5では利用できなくなりました。

そこで、今後はgpiozeroを推奨します。gpiozeroは開発が活発でRaspberry Pi公式でも推奨されています。なお、RPi.GPIOを削除し、代わりに互換ライブラリであるlgpioをインストールすることで、RPi.GPIOで書かれたコードが動作する可能性もあります。

当サイトのサンプルコードはRaspberry Pi 5で動作するようにgpiozeroで書き直しております。

Indoor Corgi製品においては、赤外線通信ツールである「cgir」がpigpioを利用しているため、Raspberry Pi 5で動作しない状態となっています。Raspberry Pi 5で赤外線通信を行う場合は、ご自身でソフトを準備していただく必要があります。

一部のI2C機器が認識しない問題 (解決済み)

2024年2月20日時点の安定版OSにおいて、I2C信号タイミングがシビアすぎるため一部のI2C機器を認識しない問題が起きています。Indoor Corgi製品で影響を受けているのは照度(明るさ)センサーのTSL2572のみです。

最新版OSで解決しております。問題が起きている場合は以下のコマンドでアップデートしてください。

$ sudo apt update
$ sudo apt upgrade -y

カメラ用コネクターが小型化

Raspberry Pi 4と比べてカメラ接続用のコネクターが小型化しています。公式のカメラモジュールV2、V3やHQカメラモジュールに付属しているケーブルが使用できないので、別途Raspberry Pi 5用、もしくはRaspberry Pi Zero用のケーブルを用意してください。

カメラモジュールV2が動作しない問題

2024年2月20日時点の安定版OSにおいて、libcamera-stillを使用してカメラモジュールV2で写真撮影を行おうとしても失敗する問題が起きております。こちらも将来のOSのアップデートで解決する見込みです。

config.txtパスの変更

こちらはRaspberry Pi 5というよりはRaspberry Pi OS最新版における変更です。システムの構成を記述しているconfig.txtのパスが/boot/config.txtから/boot/firmware/config.txtに変更になっています。RPZ-PowerMGRなどconfig.txtの変更が必要な場合は新しいパスを使用するようにしてください。

Indoor Corgi製品の対応状況

RPZ-Stepper / RPZ-CO2-Sensor / RPZ-PowerMGR

• 全ての機能がRaspberry Pi 5で動作することを確認しています。

RPZ-PIRS

• 人感センサー、RGB LED、スイッチ、温度、湿度、気圧センサー (別売り)はRaspberry Pi 5で動作することを確認しています。
• 明るさ(照度)センサーは今後のOSのアップデートで動作可能になる見込みです。(解決済み。最新版OSで動作することを確認しました)
• 赤外線送受信は、付属ツール「cgir」が動作しないため、ご自身で赤外線送受信ソフトを準備していただくか、動作するRaspberry Piモデルの利用を推奨いたします。

RPZ-IR-Sensor

• 温度、湿度、気圧センサー、LED、スイッチはRaspberry Pi 5で動作することを確認しています。
• 明るさ(照度)センサーは今後のOSのアップデートで動作可能になる見込みです。(解決済み。最新版OSで動作することを確認しました)
• 赤外線送受信は、付属ツール「cgir」が動作しないため、ご自身で赤外線送受信ソフトを準備していただくか、動作するRaspberry Piモデルの利用を推奨いたします。

RPi TPH Monitor

• 温度、湿度、気圧センサー、LCDディスプレイ、LED、スイッチはRaspberry Pi 5で動作することを確認しています。
• 赤外線送受信は、付属ツール「cgir」が動作しないため、ご自身で赤外線送受信ソフトを準備していただくか、動作するRaspberry Piモデルの利用を推奨いたします。

cgstepはIndoor Corgiが開発、公開しているステッピングモーター制御用コマンドラインツールとPythonライブラリです。Raspberry Pi用高機能ステッピングモータードライバー「RPZ-Stepper」と組み合わせることで、わずか数行のコマンド/コードでモーターを回転させることができます。

今回のcgstepのアップデートにより、これまで以上に直感的にモーター制御することが可能になりました。

モーターの最大電流値の設定

これまで、設定する電流値をもとにユーザーがcurrent_rangeやglobal_scalerといったパラメーターを計算、設定する必要がありました。

今回のアップデートで追加された新パラメーター「ifs」に電流値をアンペア単位で設定することで、cgstepが自動的にcurrent_range、global_scalerを設定します。ユーザーは直感的に電流値を記述できるようになり、プログラムの可読性も向上します。

Python、コマンドの双方で0.5Aに設定する例です。

m1.ifs = 0.5

cgstep ifs -w 0.5

rpm単位で回転数の設定

これまで、設定する回転数をもとにモータードライバーICに設定する速度(vmaxなど)の値をユーザーが計算し、設定する必要がありました。

今回のアップデートで、回転数に関係するパラメーター全般について、末尾に「_rpm」を付けたパラメーターを追加しました。例えば回転速度を指定するvmaxに対してはvmax_rpmを追加しています。これらのパラメーターにrpm単位で速度を設定すると、cgstepが計算を行い対応するパラメーターを設定します。ユーザーは直感的に回転数を記述できるようになり、プログラムの可読性も向上します。

なお、rpmを求めるには使用モーターの1回転あたりのステップ数が必要になります。Pythonではモーター制御クラスのインスタンス作成時、コマンドでは-sオプションで指定します。

Python、コマンドの双方で60rpmに設定する例です。(1回転あたり200ステップのモーターの場合)

m1 = TMC5240(steps_per_rev=200)
m1.vmax_rpm = 60

cgstep vmax_rpm -w 60 -s 200

ステッピングモーター制御ソフトウェアcgstepを使い方の詳細はRPZ-Stepper製品ページを参照してください。

ステッピングモーターを制御できるRaspberry Pi(ラズパイ)用拡張基板「RPZ-Stepper-D」を発売しました。製品1台で2台の2相バイポーラステッピングモーターを制御でき、製品2台使用することで最大4台のモータを駆動できます。

一般的なDCモーターと異なり、ステッピングモーターは電気信号で非常に細かく制御できるモーターです。回転角度や回転数を正確に決めることができるため、以下のような応用が可能です。

• ものや自機を正確な位置に移動させる
• カメラの撮影角度を正確に動かす
• ロボットアームでものを仕分ける
• 特定の速度でコンベアを動かす

既存のSTEP/DIR型のモータードライバーでステッピングモーターを制御するには、常時パルスを送信し続ける必要があり、Raspberry Pi上で行うには手間がかかりました。

そこで、RPZ-Stepperではモーターをどのように回転させるかを計算する高機能なモータードライバーICを搭載していますRaspberry Piから位置や回転数など指示を送るだけで、ドライバー側で自動的に加減速も計算してモーターを指定位置まで動かします。そのため、ユーザーはモーターの細かい制御にリソースを使う必要がなく、「やりたいこと」に集中できます。静音モード、省電力モード、電流測定などの機能も搭載しています。

また、Indoor Corgiが開発したモーター制御用コマンドラインツールとPythonライブラリが付属します。わずか数行のコマンド/コードでモーターを回転させることができます。お客様の開発工程を削減し、目的のシステムの実現を容易にします。

詳細や仕様については製品ページをご覧ください。

RPZ-Stepper (Raspberry Pi用 高機能ステッピングモータードライバー)

ステッピングモーターを制御できるRaspberry Pi(ラズパイ)用拡張基板です。位置や角度、回転数などを指示すれば、自動で目標までモーターを動かしてくれます。加減速、静音モード、省電力モード、電流測定などの機能を搭載しています。ものを動かしたり回転させるシステムが実現できます。

Raspberry Pi/Jetson Nano用 電源管理/制御/RTC拡張基板「RPZ-PowerMGR」の制御プログラム(ファームウェア)のVersion 1.7およびVersion2.4リリースし、新機能を追加しました。

最新のファームウェアにおいて、以下のコマンドによりすぐにシャットダウン要求信号を送信することが可能になりました。

$ cgpmgr sc -l 0 off

以前のバージョンでもsudo poweroffコマンドなどでシャットダウン開始し、完了後電源OFFは可能でした。しかし、ごくまれにOSがフリーズするなどの問題で失敗する場合がありました。上記コマンドを利用することで、万一OSがシャットダウンに失敗した場合には、タイマーにより確実に電源を切ることが可能になります。なおかつ、待ち時間にバッテリーを消費することもありません。

既にお使いいただいている場合でも、ファームウェアアップデートを行うことで新機能を利用することができます。

使用中の製品のファームウェアバージョンは以下のコマンドで確認できます。

$ cgpmgr cf

RPZ-PowerMGRの詳細は以下の製品ページをご覧ください。

RPZ-PowerMGR (Raspberry Pi用 消費電力削減/モバイルバッテリー拡張基板)

スイッチで電源ON/OFF、指定時刻に電源ON/OFF、シャットダウン後自動電源OFFを可能にする拡張基板です。Raspberry Pi(ラズパイ)やJetson Nanoの電源の課題を解決し、省電力運用を可能にします。RTCで電源OFF時も時刻を保持します。USB Type-C端子を搭載し、モバイルバッテリーでも利用できます。