開発環境を整えよう!開発環境って何なんだ? ~Arduino IDE【超初心者がIoT開発に挑んでみる#2】

IoT

はじめに

※この記事はArduino IDE初心者の筆者が書いたものです。誤りなどありましたら、ご指摘していただけるととても助かります。また、筆者と同じように初心者の方はこの記事を参考程度にしていただけると嬉しいです。

 前回の記事からの続きです。今回はIoT開発のための開発環境を整えてみます。

開発環境とは?IDEって何?

 そもそも開発環境って何?という方もいるかもしれません。IoT開発に限らず、開発に必要なツールが揃っている場所というイメージです。筆者はM5Stackを使ってIoT開発を進めるので、Arduino IDEを開発環境として選びました。ここで、IDEとは統合開発環境(Integrated Development Environment)の略称です。Arduino IDEを選んだ理由としては、
 ・M5Stackに対応
 ・無料で使用可能(2023年7月時点)
 ・ライブラリが充実
といった点です。ここで誰かが作成したソースコードがたくさんあって、自分で一から作らなくても”難しい”ソースコードが”簡単に”使える機能のことをライブラリといいます。図書館で本を借りて読めるように、ライブラリでソースコードを持ってきて使えるという感じですね。

Arduino IDEのインストール方法

 筆者はmacOS Venturaで進めています。OSによってインストール方法が変わるので、その点ご注意下さい。なお、繰り返しになりますが、2023年7月時点でArduino IDEは無料で利用することができます。

 それではArduino IDEのインストールをしていきます。
ところで、このブログのような記事のURLを踏むのって少し抵抗ありませんか?正直に言えば、筆者は抵抗があります。なので、筆者みたいに抵抗がある方は、ご自分で調べてArduinoの公式のホームページに直接いくことをおすすめします。気にしない方向けにURLを貼っておきます。

 URL先に進むとArduino IDEのダウンロードができるので、ご自分が使用しているPCのOSを選んでダウンロードして下さい。筆者はmacOSのApple Siliconを選びました。
ダウンロードを押すと、Arduino IDEの開発への寄付ができる画面が出てきます。寄付をしなくても”JUST DOWNLOAD”を押せばダウンロードすることは可能です。
(JUST DOWNLOADに少し罪悪感を覚えますが・・・)

 ダウンロードが完了したら、macOSならばdmgファイルを開くことで下記のような画面が出てきます。最後に左側のArduino IDEをApplicationsにドラッグすれば完了です。

macOSを使用している方はDockに追加しておくと起動時に便利だと思います。

※私の環境でやった場合の手順ですので、心配な方は複数の情報源を参照することをおすすめします。

USBシリアルドライバのインストール

 続いて、Arduino IDEを使ってM5Stackにプログラムを書き込むためのUSBシリアルドライバについて紹介します。USBシリアルドライバのダウンロードはM5Stackの公式サイトから可能ですが、

どうやらM1 Macではインストール不要のようなので、私はインストールしていません。
(間違った認識である可能性があるため、色々なところから情報収集をすることをおすすめします。)

そのため、WindowsやM1以外のMacを使用している方はインストール方法を他の場所で探してみて下さい。(申し訳ないですが…)

Arduino IDEでプログラミング! 〜スケッチって何?

それではArduino IDEを触っていきます。
 FinderのアプリケーションにあるArduino IDEをダブルクリック(あるいはDockに追加した方はDockにあるArduino IDEをクリック)して開くと、下のような画面が出てきます。

デフォルトではファイル名はsketch_日付a.inoになるようです。さらに同じ日に2つ目の新規ファイルを開くと日付の後ろが”b”、3つ目を開くと”c”となるようです。

 まず、Arduino IDEでは上の画面に書かれるコードのことをスケッチというようです。①void setup(){}と②void loop(){}がデフォルトで書かれています。筆者の環境では、英語で説明が書かれていますが、
①はsetup()関数といい、最初に1度だけ呼び出される関数です。
②はloop()関数といい、繰り返し呼び出される関数です。
いきなり関数という単語を出して申し訳ないです。プログラミング言語に少しでも触れている方はわかるかもしれませんが、初めての方はわからないのが当然です。簡単な理解としては、機械に渡すプログラムの部品といえばいいでしょうか。(ここでは機械=M5Stackと考えて下さい。)
難しいことは置いておいて、Arduino IDEで書くコードは、基本的にsetup()関数とloop()関数で書くんだなと理解してもらえればいいかと思います。

ちなみにですが、Arduino IDEで使うプログラミング言語はC++とほぼ同じようです。

Arduino IDEでプログラミング! 〜保存方法は?

ここで、このスケッチの名前を指定して保存しておきます。下の画像のように”File”の”Save As…”を押します。

すると、下の画像のように保存場所を指定して保存することができます。

私は”Desktop”に”Arduino”フォルダを作成して、そこに保存しました。スケッチ名はSketch1としておきます。ただし、”Desktop”上に保存することが良い方法なのかわかりません。

Arduino IDEでプログラミング! 〜ボード管理とは?

ここではM5Stackに特化して説明します。

ボードとは、マイコンボードのことです。ここでは、M5Stackを使用するのでマイコンボード=M5Stackと理解しておけばいいのではないでしょうか。

ボード管理(Boards Manager)とは、どのマイコンボードを使うか設定することです。
“Arduino IDE”の”Preferences…”を押すと、下のような画面が出てくるはずです。

上の画面の赤線で囲った箇所に下のURLを入力して、”OK”を押して下さい。

https://m5stack.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/resource/arduino/package_m5stack_index.json

この作業はM5Stack用のボード定義のダウンロード先をArduino IDEに伝えてあげる作業となります。

続いて、”Tools”>”Board”の”Boards Manager…”を押すと、下のような画面が出てくるはずです。または左の方にある青い枠で囲っている部分を押しても同じように出てきます。

上の画面の赤枠のところに”M5Stack”と入力すると、下の画面のように”M5Stack by M5Stack official”が出てくるので、これを”INSTALL”します。インストールが終わるまでしばらくかかります。筆者は15分以上かかった覚えがありますので、時間がかかっても焦らなくて大丈夫です。
ちなみにですが、ボード定義のダウンロード先を教えてあげていないと、”M5Stack”を検索しても何も出てきません。

以上の作業をすることでArduino IDEでM5Stackにスケッチを書き込むことができるようになります。

Arduino IDEでプログラミング! 〜シリアルモニターとは?

続きまして、シリアルモニターの使い方を学んでおきます。

ここで、シリアルモニターを使ってみます。シリアルモニターとは、
・スケッチエラー(=コードエラー)を調べる
・今、コードのどこを実行しているのか
・出力されている値は何なのか
など色々な情報を見ることができます。

まず、下の画像のように”Tools”の”Serial Monitor”を押します。または右上にある虫眼鏡のようなマークでも同じように出すことができます。

すると、下の画像のようになると思います。

ここで、いきなりで申し訳ありませんが、M5StackをPCに接続します。M5StackはUSB-CでPCと接続できます。

M5StackをPCに接続したら、上の画面上で赤い枠で囲った”Select Board”から”Select other board and port…”を押すと、下の画面のようになると思います。そうしたら、“BOARDS”は“M5Stack-Core-ESP32” “M5Core”(2023年12月12日更新)を選択し、”PORTS”は”/dev/cu.usbserial-数字列 Serial Port(U…”を選択して右下のOKを押します。M5Stackを接続しないと、この”/dev/cu.usbserial-数字列 Serial Port(U…”は表示されません。

最後にsetup()関数とloop()関数に下の画面のようにコードを書きます。コードの意味は今後触れていこうと思います。一度に覚えようとすると大変ですしね。

コードが書けたら、左上の→ボタンを押すと、M5Stackへの書き込みをすることができます。コードの内容にもよるとは思いますが、今回の場合は1分程度経つと書き込みが終わります。
ちなみにですが、チェックボタンはVerify(検証=コンパイル)のみ、→ボタンはUpload(M5Stackへの書き込み)です。
Verifyはコードにエラーがないかを確認する作業です。Uploadを押せばVerifyもされるようなので、基本的にはUploadすればいいのかと思います。

Uploadを押して、少し待つと下の画面赤枠のように、シリアルモニターにsetupの文字が1度表示された後、loopの文字が繰り返し表示されると思います。先ほど紹介しましたが、このことからsetup()関数は最初に1度だけ呼び出される関数で、loop()関数は繰り返し呼び出される関数であることがわかると思います。

最後に

ここまでで開発環境であるArduino IDEのインストールとスケッチを理解して、シリアルモニターの使い方も確認できました。今回はほとんどM5Stackに触っていませんが、次はちゃんと触って遊んでみようかなと思っています。
なお、Arduino IDEは初期設定を変更して便利にすることはできます。筆者も自分好みに変えていこうかなと思っています。

今回はここまでにしておきます。次回の記事も読んでいただけると嬉しいです!

おすすめの書籍

もっと詳しくM5Stackについて知りたい!という方はこちらの書籍がおすすめです。とても詳しく載っていてわかりやすいです。

とりあえず何か作ってみたい!という方にはこちらの書籍がおすすめです。書いてある通りにやるだけでお手軽にIoTデバイスを作ることができます。

他記事のご紹介

当ブログでは以下のような記事も書いています。ぜひご覧下さい!

コメント

タイトルとURLをコピーしました