mbedでNetwork Cameraを作ってみる

Network Cameraを作ってみよう(1) Ethernetのハンドリング

とりあえず動くことが判ったら、その先のステップだ。今回はCookbookのサンプルを組み合わせて、Network Cameraを作ってみたいと思う。先にもちょっと触れたが、mbed.orgにはCookbookというページがある。要するに料理本で、mbedを使って「こんなものがこんな風に作れます」というサンプルである。いくつか眺めていると、シリアルポート経由で使えるカメラはなかなか面白そうである。

ただここのサンプルは、撮影した画像をSDメモリに保存するというもので、ちょっとこのままだと面白くない。そこでもう1ひねりし、mbed上でWebサーバを動かし、ここで画像ファイルを見られるという方法にした。つまりカメラで撮影した画像はEthernet経由で、離れた場所からWebブラウザで閲覧できるという仕組みだ。

さて、方向性が決まったので実際に部品を繋ぐところから始めよう。まずはEthernetだ。先にも書いたとおり、mbedはEthernetのコントローラを内蔵しており、あとはコネクタだけ取り付ければ動作する。このコネクタだが、大別して2種類ある。パルストランス内蔵タイプと非内蔵タイプである。内蔵タイプは、例えば秋月電子通商ならば300円で販売されている(Photo09～11)。

一方パルストランス無しのものなら、例えば秋月電子通商だと100円のものがある。ただこれは(パルストランス付のものも同じだが)基板実装用なので、はんだ付けはちょっと面倒である。ちょっと値段は上がるが、サンハヤトのモジュラ用変換基盤「CK-18」を使うと、比較的簡単にはんだ付けができるだろう(Photo10,11)。もっと安く上げたい、というのであればそこらへんに落ちているであろうEthernetのケーブルを適当に切って、直接mbedに取り付けて使うことも可能だ。

ところで「ではパルストランスって何?」という話であるが、これは外部からのノイズなどの保護用である。Ethernetは10/100BASE-Tの場合、最大100mのケーブルを引っ張ることが想定されており、当然これだけ長いと色々なノイズが入ってくることが考えられる。こうしたノイズから内部のEthernetのコントローラを保護するためのものがパルストランスである。逆に言えば、実験用に短い距離しか繋がない、というのであればパルストランス無しでも使うことは可能である。筆者の場合は、一応両方試してちゃんと動作することを確認したが、このあたりはお好きなほうを、ということになる。

さて実際の配線である。ここで参考になるのはmbedのEthernet Testingである。このページで想定しているのはSPARKFunの「PRT-08534」で、秋月電子通商で販売されているのはPulseの「J0011D21B」である。両者は機械的構造が若干異なるものの、電気的には同一とみなして使うことができる。

まずパルストランス付の方をご紹介しよう。こちらの場合、図1の様な配線となる。今回の場合、手持ちのユニバーサル基板の余っていたところに1～8ピンを差込み(図1で判るとおり千鳥足構造なので、これを適当に曲げた)はんだ付けで配線を取り付け、ユニバーサル基板のほうにパーツを取り付け、そこから更にリードを出すという形で配線を行った(Photo12,13)。

パルストランスなしのケースは更に簡単だ。配線は図2の用になる。要するにTX/RXのペア、合計4本の配線だけである。まず、付属の基板にコネクタを取り付けてはんだ付けする(Photo14)。

ついで、付属のピンではなく、足の長いピンを用意してこれを取り付け(Photo15)、突き出した先にやはりユニバーサル基板の余りを取り付けて、そこからリード線を引っ張り出した(Photo16)。

どちらを選んでも良いし、はんだ付けがちょっと…という人は、先に紹介した☆board Orangeなどを使っても良い。配線が完了したら、いよいよプログラミングである。

Ethernet Testerを使う前に、シリアルコンソールを準備しておく。まずこちらのページに飛び、このページからリンクされているWindows serial driverをダウンロードし、インストールを行う。インストール中に警告メッセージが出る(Photo17)が、これは無視してよい。インストールが終わると、あたらしいCOMポートが出現している筈だ(Photo18)。こちらはデバッグ用に利用する。

シリアルコンソールが準備できたら、いよいよ本番である。まずブラウザで、Ethernet Testerのページを開く(Photo19)。このページの真ん中に"Import this program"というリンクがあるので、これをクリックすると、こんなページが出現する(Photo20)。

ここで"Import"ボタンを押すと、自分のワークスペースに、プログラム(main.cpp)と必要なライブラリが自動的に取り込まれる。ついで、上にある"Compile"ボタンを押すと、プログラムや必要なライブラリを全部コンパイルする。問題がなければリンクが行われ、EthernetTesterのプログラムがダウンロードされる(Photo22)。

これを先ほどのHello World!と同じようにmbedにコピーしてリセットしてみよう。問題がなければMovie02のように、LED1→LED2→LED3と点滅してゆき、最後に全部点灯するはずだ。

このプログラムは簡単なEthernetのテスタであり、内部には非常にシンプルなWebブラウザが実装されている。IPアドレスはDHCPで取得される。ためしにWebブラウザでアクセスしてみると、こんな画面が表示される(Photo23)筈だ。

これがうまくいかない、という場合にはいよいよシリアルコンソールの出番である。適当なシリアルターミナル(有名どころならばTeraTermとかPutty)ソフトを用意しても良いが、とりあえずWindows標準のHyperTerminalでも十分である。これを立ち上げ、先ほどのmbedのシリアルポート(Photo18の例ならCOM8:)に9600bpsで接続する。この状態でもう一度リセットを行うと、こんな具合にメッセージが表示される筈だ(Photo24)。

動かない場合は、初期化の段階でエラーが出ているはずなので、当該するメッセージをmain.cppの中を探して、何が間違っているのかを確認するという形だ(もっともこのレベルだと、プログラムミスというよりは配線ミスであろうと思われるが)。