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AT-WALKERをPCから無線で操縦する

R80は生産中止となりました。
現在、次の無線モジュールを開発中です。

はじめに

　ここでは浅草ギ研のデータ通信用Ｒ８０を使って、ＰＣから無線でAT-WALKERを操縦する方法について考えてみます。Ｒ８０の仕様や動作についてはＲ８０の紹介のページを参照願います。

PC側のシステム

　PCからロボットを操縦しようとする場合は、R80をPCとハード的に接続し、PC上でアプリケーションプログラムを作成する必要があります。

　PCと無線機R80とのハード的な接続は「Ｒ８０のＰＣ側のボード作成」を参照願います。

　PCのCOMポートからデータを送信するアプリケーションプログラムについては「PCから無線でデータを送信するソフトの作成」を参照願います。

　今回、ＰＣからなんらかの命令を送って、無線を経由してその命令をＡＴ−ＷＡＬＫＥＲで受信し、命令を解読してなんらかの動きをする、という方法を考えて見ます。データの通信方向はＰＣからＡＴ−ＷＡＬＫＥＲへの一方方向なのでPC側の接続は下のようになります。

　＜PC側接続図＞

　　

　ＰＣ側の実際の接続は「Ｒ８０のＰＣ側のボード作成」に詳しく紹介されています。


　以降はこれらのページの内容を実験し、理解しているという前提で話を進めます。
AT-WALKERとＲ８０の接続

　ＡＴ−ＷＡＬＫＥＲ側は受信しか行わないので無線のＲＸＤだけをつないで入ってくるデータを監視していれば良いことになります。尚、通常は信号ＧＮＤをＡＴ−ＷＡＬＫＥＲマイコンボード側とＲ８０側で共通化する必用があります（Ｒ８０の信号ＧＮＤ端子も接続しなくてはならない？）が、下の図では同じ電源（９Ｖ乾電池）を使いますので電源部分でＧＮＤが共通化されているので信号ＧＮＤをつながなくても大丈夫です。

　＜ＡＴ−ＷＡＬＫＥＲ側接続図＞

　　

　＜実際の接続＞

　以下、実際の接続例です。こうしなければならない、ということではなく、あくまで一例です。

　まず、１つの９Ｖ電池でＡＴ−ＷＡＬＫＥＲマイコンボードとＲ８０両方を動かすために分岐ケーブルを作りました。それぞれに添付されているケーブルを合体させてます。



　信号線はＲＸＤしか使いませんので、Ｒ８０に添付されているケーブルのＲＸＤだけに２５５０コネクタをつけます。黄色い線がＲＸＤです。下の写真では圧着工具で２５５０コネクタ端子をつけてます。２５５０コネクタ関係は浅草ギ研でも販売しています。



２５５０コネクタを差し込みました。他のケーブルは切っても良いのですが、後で双方向やら５Ｖ電源供給をしたいばあいもあるかと思って、とりあえずまるめてます。ちなみに、Ｒ８０の＋５Ｖは５０ｍＡまでしか供給できませんのでご注意。



　ＡＴ−ＷＡＬＫＥＲにＲ８０を取り付けるためにネジ穴をあけます。穴ピッチ（Ｒ８０紹介ページに寸法が出てます）を書いた紙を貼り付けて、



　φ２．５ドリルであけて、Ｍ３タップを切りました。この後、５ｍｍスペーサとＭ３Ｌ８ネジでＲ８０を取り付けました。



　ＡＴ−ＷＡＬＫＥＲ側の信号端子ですが、ＢＴＣ０６７のマニュアルもしくはＡＴｍｅｇａ３２データシートを見ると、Ｒｘ端子はＰＤ０（ポートＤの０番）と共用になっていますのでＰＤ０にヘッダピンを取り付けます。ＰＤ０はボードに向かって左上になります。ＡＴ−ＷＡＬＫＥＲマイコンボード上に白い字でＰＤ０と印刷されているところです。下の写真ではＰＤ０の左のＧＮＤとその左の５Ｖにもヘッダピンをハンダ付けしてますが、コレは念のためで今回はＰＤ０しか使いません。
　ここに、Ｒ８０のＲＸＤ出力（黄色の線）をつなぎます。



　９Ｖ電池はＡＴ−ＷＡＬＫＥＲに内蔵します。９Ｖ電池の下にはサーボ用のバッテリ(近藤科学の５Ｎ−６００平型がちょうど入る）が入っています。



　配線したところです。

※ＢＴＣ０６７はＡＴ−ＷＡＬＫＥＲマイコンボードに装着された状態で販売されています。
ＢＴＣ０６７の改造

　これで無線機の接続ができましたので、ＰＣからＡＴ−ＷＡＬＫＥＲにデータを送れる．．．とはいきません。

　実は、ＢＴＣ０６７はシリアル通信でＰＣからプログラムを転送しますが、ＰＣと直接接続できるようにシリアル通信部分に電圧変換ＩＣが入っています。上の接続ではこのＩＣが接続されている状態なので、Ｒ８０から出た受信データをそのまま入れようとすると波形が変わってしまいます。
　尚ＰＣとマイコンのシリアル通信時の電圧の違いについては「Windowsアプリを作ってみる」で詳しく説明しています。このページのＭＡＸ２３２Ａと同じ働きをしているのが下のＭＡＸ３３１３になります。



　ＪＰ１は出荷時にはつながっており、ＰＣからプログラムが受けられるようになってます。

　下の図は実際にこの状態でＲ８０から通信を受けたときの波形です。
　下の図のレンジは１マス２Ｖで、Ｈｉｇｈの状態は５Ｖですが、ＬＯＷが０Ｖではなく２．２Ｖ近辺に上がってしましました。実際にプログラムでデータを受け取ろうとしましたがこの波形では全てＨｉｇｈと認識されてしまい、データは受け取れませんでした。



　ＢＴＣ０６７ではＪＰ１の接続を切れますので、ＭＡＸ３３１３の影響が出ないようにするために、ＪＰ１を外して実験してみます。

　基板中央右に四角に囲まれた　ＪＰ１　というところがあり、ハンダが盛られています。このハンダを取り去ると接続を切ることができます。



ハンダ吸い取り線でハンダをとりました。（実際にはこの上からハンダゴテをあてます）



　ＪＰ１のハンダが取れて、接続が切られているのがわかります。

（なんか、裏側にニコチャンマークがありますね。ベステクさんの遊び心でしょうか）


　波形を観測すると、今度はきちんとＬＯＷが０Ｖまで下がり、データを受け取ることができました。


　が、しかし、今度はＭＡＸ３３１３の接続が切られているので、新しいプロウグラムを入れようとするとＡＶＤＵＤＥ(*1)を起動してもプログラムが転送されません。
(*1)ＧＤＬで作ったプログラムをＡＴｍｅｇａ３２に転送するプログラム。詳しくは浅草ギ研の書籍「二足歩行ロボット製作超入門」かＢＴＣ０６７のマニュアルを参照。

　この対策として、ここではＪＰ１にプッシュスイッチを取り付けて、「プログラムを転送している間はスイッチを押す」ということにしました。




　こんな感じになりました。


これでハード的には無線通信可能となりました。
通信実験環境

　では早速通信実験をおこなってみます。
　通信をモニタするには、ＡＴｍｅｇａ３２で受け取ったデータをＰＣに表示する必要があります。また、送信側はＰＣを使いますので送り側と受け側で２つのＰＣが必用となります。もしくはＰＣに２つ以上のＣＯＭポートがあれば、１つのＰＣでも実験することができます。今回は作業場にある１つのデスクトップＰＣで行うことにしました。

　通常、デスクトップＰＣであってもＣＯＭポートは背面に１つだけしかないと思いますので、ＵＳＢ−シリアル変換アダプタを使用してもう一つＣＯＭポートを増やしました。今回は浅草ギ研で販売しているＵＳＢ−シリアルアダプタを使用しましたが、他のものでは通信が上手くいかない場合があるようですので注意して下さい。とくに、フロー制御線まできちんとサポートしていないものは無線機との通信などができない場合があります。（ＰＣにもともと付いているＣＯＭを使う場合は問題なし。）

　ＣＯＭを増設しましたが、ＵＳＢアダプタを使う場合はその都度ＣＯＭの番号が決まるのでWindowsのデバイスマネージャで番号を確認します。ＸＰの場合、デバイスマネージャは次のようにして開けます。
「コントロールパネル」−＞「その他のハードウェア」−＞「システム」−＞「ハードウェア」−＞「デバイスマネージャ」


　ポートのところを見るとＣＯＭ１とＣＯＭ４があるのがわかります。ＣＯＭ１がもともとあったもの(背面のもの）で、ＣＯＭ４がＵＳＢで増設したＣＯＭポートです。上ではＣＯＭ４になってますが、私の環境だと、何回かＵＳＢを抜き差ししてみたところ、ＣＯＭ５になるときもありました。

　 ＰＣからデータを送る場合はＣＯＭ１、ＡＴｍｅｇａ３２で受けたデータを表示させるにはＣＯＭ４を経由することにします。次で説明しますが、このために、ＧＤＬの設定をＣＯＭ４にする必要があります。
プログラム

　＜ＰＣ側＞

　ＰＣ側で使うプログラムは「PCから無線でデータを送信するソフトの作成」で作ったものを同じものを使用します。以下はそのリストです。詳しくはそのページを参照願います。
　尚、このプログラムは．ＮＥＴ FrameWork 環境のVisualＣ＃で作られています。他の環境や言語（ＶｉｓｕａｌＢＡＳＩＣとか）を使用する場合は自分でプログラムを作る必要があります。
　Ｃ＃については「Windowsアプリを作ってみる」でも解説しています。ＣＯＭポートから通信を行うプログラム（AGComm.dll)の使い方と組み込み方についてはこのページを参照ねがいます。


　このプログラムでは１秒おきに　A,B,C,D （ASCIIコードで65,66,67,68）　のキャラクタデータを３回送っています。

＜AT-WALKER側＞

　通信を受けるプログラムは次のようになります。



#18行まではベステクのホームページで取得できるサンプルプログラムとほぼ同じです。ここまででシリアル通信機能の設定をおこなっており、printf関数などが使えるようになります。　#17行の通信速度ですが、今回、無線は９６００ｂｐｓなのでその設定になっています。

#21行では受け取る値を入れる変数を宣言しています。

#23行で受信バッファをクリアしてます。この程度の通信ではこの行は無くても問題ありませんが念のため。この関数についてもベステクのサンプルプログラムのコメントで解説されています。

#26行でループを開始し、#28行が１バイト受け取ったら表示するところです。printf関数は、BTC０６７のTxラインからキャラクタデータを送信します。GDL環境の場合は簡易モニタソフトの　SIMPLE TERM　が付いておりGDL上から起動できますのでprintf関数で送られてた文字をみることができます。

＜プログラムの転送＞

　さて、プログラムの転送ですが、プログラムをAT-WALKERに送るのに、COM４を使います（AT-WALKERマイコンボードのプログラムポートをとPCケーブルをCOM4、USB-シリアルアダプタにつないでいる）のでGDLの設定が必要です。GDLでは初期値でCOM1が指定されていますので、「ツール」−＞「外部ツール設定」−＞「AVRDUDEATmega32)」−＞「オプション等」の最後を次のようにします。



最後に -P COM4 を追加するとプログラムをCOM４から転送するようになります。

　AT-WALKERマイコンボード上のBTC０６７のプログラムスイッチをWrite側にして電源を入れると緑LEDが数回点滅してプログラム転送可能状態になります。PCケーブルをつないで、「上でJP１に取り付けたプッシュボタンを押しながら」AVDUDEを起動するとプログラムが転送されるかと思います。
ココを押すとAVDUDEが起動する。
正常に転送される場合は＃＃＃＃が３本見えて終了します。
AVDUDEが開いたままでなにも起きない場合は、ケーブルが接続されているがプログラム受け入れ可能になっていない場合が多いです。
＃＃＃＃が表示されずに一瞬のうちにAVDUDEが閉じてしまう場合は、指定したCOMが使えないか、ケーブルがつながっていない場合が多いです。SIMPLETERMが起動している場合も同様です。プログラムを転送する場合はSIMPLETERMを閉じましょう。

＜SIMPLE　TERMの設定＞

下のアイコンを押すとシンプルタームが起動します。


これも初期値でCOM１が設定されているので設定を変えます。設定を変えるには下のアイコンを押します。


設定画面で今回使用するCOMの設定、（COM4、９６００ｂｐｓ）にしてOKを押します。


電話から上矢印が出ているアイコンを押すと、通信を始めます。

＜通信実験＞

　AT-WALKERマイコンボードに載っているBTC067のプログラムスイッチをWriteと逆側にするとプログラムが走ります。まず、プログラムの#25行で　START　と表示させているので SIMPLE TERM に START　と表示されるかと思います。

　次に、PC側、つまり送信側のセットを起動すると、送信側のR80の通信表示LEDが赤になり、AT-WALKER側のR80は緑になるかと思います。これで無線の通信が可能になりました。

　PC側のC#のプログラムを起動すると


このようなWindowが表示されるかと思います。”送信成功”はR80に対してデータを送れたことを表し、すくなくともデータを送信するのは成功していることになります。


AT-WALKER側をモニタしている　SIMPLE TERM　には次のように表示されるかと思います。尚、電源を入れるタイミングによっては、R80同士が通信できない状態になっている場合があります。受信側のR80を先に電源を入れるとまず間違いなく通信できる状態になります（受信側が緑LEDになっているか確認しましょう。送信側はRTSをHighにしているので間違いなく赤になっているかと思います。）


　これでPCから送信した　ABCD　のデータをAT-WALKERで受信することができました。

　これらを利用して、PC側で例えばキーボードによって文字を送信し、AT−WALKER側で、ある文字を受け取ったら前進、などのプログラムを組むことにより、無線操縦ができるかと思います。実際の操縦についてはここでは行いませんが、皆様は色々と試してみてください。

　尚、このページで紹介する内容はあくまでも一例です。個別の作成のご相談ご質問はお答えできかねますのでよろしくお願いいたします。


２００５年１０月８日
　
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