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STM32マイコン入門 C/C++プログラミング


Wi-Fi&ambient接続 気温ウェブ・ロガー製作

STM32マイコンを用いたWi-Fi接続と気温ロガーの構築

図1　組込みシステム開発の定番マイコン「STM32マイコン」を利用し，C/C++プログラミングで，Wi-Fiを介したネットワーク接続と気温センサのデータをAmbientサーバに送信するIoTロガーを製作．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］白阪 一郎
詳細：［VOD/KIT］ STM32マイコン＆Wi-Fiモジュールで学ぶ C/C++プログラミング入門

STM32マイコンは，組み込みシステムの開発において高い汎用性をもつデバイスです．動画では，Wi-Fiモジュールを介したネットワーク接続と，気温センサからのデータをクラウド上のAmbientサーバに送信するIoTロガーの実装のヒントを解説します．C/C++によるプログラミング・スキルと，ネットワーク通信の基本的な知識が重要です．

1．STM32マイコンとWi-Fiモジュールの接続

Wi-Fiモジュールとして使用するESP8266は，STM32マイコンとUARTを介して通信します．次のように，`ESP8266Interface`クラスを用いてWi-Fi接続を管理します．

Wi-Fiネットワークに接続する際，SSID（ネットワーク名）とパスワードが必要です．`wifi.init（SSID, PWD）`関数を用いることで，アクセス・ポイントへの接続とIPアドレスの取得が行えます．取得されたIPアドレスは，デバッグやネットワーク診断のために活用できます．RSSI（受信信号強度）などの接続ステータス情報を確認することで，通信の安定性を評価できます．

2．IoTロガーの構成とデータ送信

気温センサ（例:`AnalogIn`クラスを使用）から取得したデータを加工し，30秒ごとにAmbientサーバに送信します．Ambientサーバは，IoTデータの保存や可視化に特化しており，無料で利用可能です．センサの測定値は次の手順で処理されます．

  1. センサ値をアナログ入力から取得し，電圧値から気温値へ変換
  2. 平均化処理を行い，ノイズを低減
  3. Ambientサーバにデータを送信

Ambientサーバに送信されたデータは，ブラウザで閲覧可能であり，グラフ表示やCSV形式でのダウンロードが可能です．

3．注意事項

プロジェクトの実装には次のポイントがあります．

  1. ネットワーク・ライブラリの適用
    `ESP8266Interface`を使用することで，TCP/IP通信を簡潔に実装可能です
  2. データの送信頻度
    Ambientサーバは，1日3000件のデータ送信をサポートしています．そのため，送信間隔を30秒以上に設定することで，データ送信制限を超えることなく利用できます
  3. ハードウェア構成
    UARTポートの設定は，使用するマイコンボード（例:Nucleo-F411RE）に依存します．プロジェクト開始時に正しいピン配置を確認してください

IoTとWi-Fiモジュールの連携

IoT（Internet of Things）は，デバイスどうしがインターネットを介して通信し，情報を交換するしくみを指します．本プロジェクトで使用したWi-FiモジュールESP8266は，IoTアプリケーションにおいて広く用いられるコンポーネントです．以下では，この技術の重要性について解説します．

ESP8266の特徴と応用

ESP8266は，小型かつ低コストで，強力なネットワーク接続機能をもつWi-Fiモジュールです．次のような特徴があります．

  1. TCP/IPスタックを内蔵し，追加のネットワーク設定が不要
  2. UART通信を介したSTM32との簡単な統合
  3. アクセス・ポイント・モードやステーション・モードをサポート

これにより，家庭内LANや公共Wi-Fi環境への容易な接続が可能になります．

IoTアプリケーションにおけるデータ管理

本プロジェクトで使用したAmbientサーバは，IoTデータの収集と分析に最適なプラットフォームです．特に，次の機能がIoTプロジェクトの成功に寄与します．

  1. リアルタイム・モニタリング
    取得したデータを即座に可視化
  2. データの蓄積と共有
    デバイス間でデータを効率的に管理

気温や湿度といった環境データをクラウドに記録することで，長期間の傾向分析が可能になります．〈著：ZEPマガジン〉

動画を見る，または記事を読む

著者紹介

  • 1977年～2008年　NECで中大型コンピュータの装置開発
  • 2009年　NECラーニングで組み込み研修講師
  • 就労移行支援ベルーフで職業訓練（IT）講師，現在に至る

著書

  1. ［VOD/KIT］STM32マイコン＆Wi-Fiモジュールで学ぶ C/C++プログラミング入門，CQ出版社．
  2. ［VOD/KIT］Python×実習キット×スマホでできる！ESP32マイコン活用術，CQ出版社．
  3. ［VOD/KIT］M5Stack Core2付き！ESP32で学ぶPython＆Arduinoプログラミング入門，CQ出版社．
  4. ARM32ビット・マイコン電子工作キット ブレッドボードで気軽に始めよう，CQ出版社．
  5. 連載，子供向け1500円パソコン IchigoJam誕生，トランジスタ技術, CQ出版社．

参考文献

  1. ［VOD/Pi KIT］ラズベリー・パイで学ぶLinux＆Pythonプログラミング超入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
  2. ［VOD/KIT］実習キットでできる！ラズパイPicoでマイコン入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
  3. ［VOD/KIT］実習キットでできる！ラズパイPico×Wi-FiモジュールでIoT超入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
  4. ［VOD/KIT］一緒に動かそう！Lチカから始めるFPGA開発【基礎編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
  5. ［VOD/KIT］M5Stackで一緒に作ろう！IoTセンシング・エッジ×クラウド連携システム開発［改訂版］，ZEPエンジニアリング株式会社．
  6. ラズベリー・パイ Picoマイコン入門 C言語開発環境の構築 ，ZEPエンジニアリング株式会社．