Android上のPython：Pydroid 3, Jupyter Notebook, Colab

スマホでちょっとしたPythonのコードを確かめられないかと探してみると、Google PlayストアにPydroid 3というPython環境があったのでインストールしてみました。

 

pipを使うことが可能で、numpyやmatplotlibもインストール可能。ためしにサンプル（上画像）を実行させてみました。特に問題なく動きます。

pipでインストールする方法：

 

メイン画面の「≡（メニューマーク）」をタップすると、上画像左のような項目が出てくるので、「Pip」をタップすればライブラリを検索する画面になります。そして必要なライブラリ名を入力して「INSTALL」をタップ。

「QUICK INSTALL」タブには、主なライブラリがリストアップされているので、numpyやmatplotlibなどはこちらからインストールいたほうがいいかもしれません。インストールしたいライブラリが見当たらなければ「SEARCH LIBRARIES」タブで検索。

pipでJupter NotebookやKeras（Theano）をインストール：

pipの画面からKerasはインストール可能でしたが、Tensorflowは対応していないためかダメでした。そのかわりTheanoはインストールできたので、KerasのバックエンドとしてTheanoが使えます。

追記：

その後アップデート（2019年4月）があったようで、有償版にすればTensorflowもインストールできるようになっていました。

最近パソコンではJupyter Notebookばかり使っているので、スマホの方にもインストールしてみることにしました。

ターミナル画面からJupyter Notebookを起動：

基本は.pyファイルで保存ですが、Jupyter Notebookで.ipynbファイルも扱うことができます。

メニュー>Pipの画面から「jupyter」をインストールし、ターミナル画面に切り替えてから「jupyter notebook」を入力して起動すると、

 

Chromeが自動的に起動してJupyter Notebookの画面が出てきました。パソコンと同じような感覚で使うことができます。Chromeが自動的に開かない場合は、ターミナル画面に出てくるURLをChromeのアドレスにコピペすればJupyterの画面になるはずです。

あまり重い演算はさすがに無理ですが、ふと思いついたコードを試すにはよさそうです。

Android 7と8での違い：

Android 7では上記の方法でJupyter Notebookは動作しましたが、Android 8の場合だとセキュリティの違いのためかChromeが自動的に起動しません。ターミナル上に出力されたアドレスをChromeへコピペするしかありません。

追記：

その後のアップデートでAndroid 8でも自動的にChromeが立ち上がるようになっていました。

問題なのが、Jupyterが起動したあとPydroidのカーネルが途中で落ちてしまいます。マルチウィンドウ（二窓）でChromeとPydroidを起動しておけば落ちないのですが、Chromeを前面表示するとバックグラウンドで動いているPydroidが数秒で落ちてしまいます（対応策は下へ追記しました）。

このようにChrome（Jupyter）とPydroidを上下に同時に表示させて使う分にはPydroidのカーネルが落ちずに済みます。キーボード（画像ではフローティングにしていますが）は下のほうにでるので、Pydroidのターミナル画面に重なる感じならJupyter画面にもあまり邪魔にならないかと。

画面移行してしまうとPydroidが落ちてしまいますが、再度ターミナルでJupyterを起動し、Chromeのほうは画面をこのまま再読み込みさせれば大丈夫そうです（再度アドレスをコピペする必要がない）。

追記（上記の対応策：Huawei Nova lite 2の場合）：

Android 8のバッテリー最適化機能でカーネルが落ちないようにするには、「設定」→「アプリと通知」→「アプリ」から画面下の「歯車」の設定マークをクリック→「アプリの設定」→「特別なアクセス」→「バッテリー最適化を無視」の画面で「すべてのアプリ」を表示させ「Pydroid 3」を一覧から選択し「許可」するに変更。

こうすることでバッテリー最適化によるアプリの自動切断を防ぐことができ、バックグラウンドでも動き続けるようです。

Jupyter nbextensionsのインストール：

Jupyter Notebookを使う場合、nbextensionsをインストールすれば様々な機能拡張が使えるようになります。

Pydroidのpip画面で

jupyter_contrib_nbextensions

を入力（あるいは検索）してインストール。

さらにターミナル画面に切り替えて、

jupyter contrib nbextension install --user

を入力（インストールはこれで終了）。

ターミナル画面から「jupyter notebook」入力で、ChromeにJupyterを立ち上げます。

 

そうすると「Nbextensions」というタブが増えているので、それを選択すればさまざまな機能拡張の一覧が出てきます。

「Nbextensions」タブがない場合は、「localhost:8888/nbextensions/」にアクセスすれば出てくるはずです。

Gist itを使う：

個人的に便利だと思うのはGithubのGistへボタン一発でファイル保存する機能です。

「Nbextensions」の一覧を見ていくとでてくるので、「Gist-it」にチェックをいれておきます。

 

そして、コーディングするページを開けば、

 

右上にGithubマークのボタンが増えているので（現れなければ画面をリロード）、これをクリック。

そうすると確認画面がでてくるので、青い「Gist it!」ボタンでアップロード（Tokenを登録する必要があります）。プライベートでアップロードしたいなら「Make the gist public」のチェックを外しておきます。

ファイルの保存先を忘れることもなく、後でパソコンからアクセスするのも容易なので便利です。

オンラインのJupyter Notebookを使う：

https://jupyter.org/にアクセスすればインストールせずにオンラインでもJupyterを試すことができるようです。

 

Jupyterのトップページ上の「Try it in your browser」をタップすれば、JupyterかJupyterLabなどを選択するページへ移動し、とりあえず「Try Jupyter with Python」をタップすると「Welcome to Jupyter」というサンプルページが表示されます（以下）。

 

左上の「≡Menu」から「File>Open...」を選べばディレクトリ一覧のページが表示されます。

ここで右上の「New▼」から「Python3/Text File/Folder/Terminal」を選択して新たなファイルを開くことができます。

Terminalを選択すればターミナル画面に移行し、「pip list」入力でインストールされているライブラリを確認できます。Numpy、Scikit-learn、Scipy、Pandasなど基本のライブラリはインストールされているようです。TensorflowやKerasはインストールされていませんが、「pip install tensorflow」で追加インストールできるようです。

ファイルも一時的に保存できるようですが、仮想サーバのためか、一旦ログアウトしてしまうとすべては消えてしまうようです。

ちょっとしたコードを試すだけなら、このオンラインのJupyterでも十分そうです。

関連：Binder：オンライン上でのJupyter Notebook（ipynbファイル）の実行

Google Colabをスマホ上で使う：

Jupyter Notebookが使えるのは便利ですが、それならGoogle Colabを使えばいいのでは？ということでColabも試してみました。Colabの場合は全ての環境はクラウド上にあるので、ChromeさえあればスマホからでもGPU利用が可能です。Tensorflow、Keras、Numpy、Pandas、Matplotlibなど基本的なライブラリはすでにインストールしてあるUbuntu環境なので便利。

この場合、先ほどのPydroid 3は無関係で、単にChromeでcolab.research.google.comへアクセスすればいいだけ。

特に問題なく動きます。基本Google Driveにデータファイルなどを保存しておけば便利です。Colabの場合ならTensorflowも普通に使えるし、GPU演算なのでスマホでも問題ないという感じ。

仮想キーボードCodeBoard Keyboard for Coding：

コーディングするには、Google PlayにあるCodeBoard Keyboard for Codingが便利そうだったのでインストールしました。

既存のキーボードだと、数字や記号を入力する際に入力切替が必要だったりアローキーがなかったりするため少々不便なのですが、このキーボードであればコーディングに必要そうなキーが揃っているので便利です。コメントアウトの「#」記号だけ表面にないのですが、右上「SYM」を押せば記号一覧の中に出てきます。

まとめ：

Pydroid 3はスマホアプリなので一旦ダウンロードすればオフライン（通信料なしで）でも動く点では便利です。Tensorflowが使えなかったり、重い計算は無理なので多少の制約はあります。通信料が気になる場合はPydroid 3がいいかもしれません。ただしライブラリをインストールしすぎると1GBを超えたりするのでメモリを圧迫したくない場合は要注意。

一方、Colabの場合はコマンドのやりとりで通信料は発生しますが、演算自体はクラウド上（GPUでも可）で行うのでスマホであっても問題なく重い計算が可能という点が便利。また、ログインごとに（90分放置すると初期化）ライブラリやデータをインストールし直すのが面倒ですが、Google Driveに保存してあるデータをアップロードするのであれば、データのやりとりもクラウド上で行うのでデータが大きくてもその分の通信料はかからないはず。Colabを利用することで、スマホからでも普通にディープラーニングのコードを実行できるのはかなり画期的。Wifi環境下で通信料がかからないのであればColabがおすすめ。

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IoTその４：再度ESP8266+Blynk

もともとはCNCマシンのワイヤレス化（bCNCのPendant機能、Bluetooth装備など）から始まったのですが、bCNCのカメラ機能をIPカメラでも撮影可能にしようとしたところ、
・Pythonの再学習（bCNC自体がPythonで書かれているため）
・Wifiデバイス（ESP8266やESP32）の利用
ということになり、今まで使っていたArduino IDEだけではなく、
・ESP-IDF
・PlatformIO（Atom Editor）
もやってみようかと。
要はパソコンやスマホのブラウザからもいろんなものを操作可能にしたいということなので、
・HTML
・Javascript
も同時に学習していかなければいけない。やらなければいけないことが一気に増えてしまったという感じです。

その結果、ある程度はESP8266を使って、
・エアコンのオンオフ（赤外線信号）
・温度と湿度の読み込み
・照明器具のオンオフ（あるいは、CNCマシンのメイン電源のオンオフ）
などをスマホのChrome上からも操作できるようになりました。

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h>

#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <DHT.h>
#include <DHT_U.h>

#define RelayPin 5
#define IRLedPin 15
#define DHTPin   2
#define LedPin   4

#define duty_high 8
#define duty_low 16
#define DHTTYPE DHT11

DHT_Unified dht(DHTPin, DHTTYPE);

uint32_t delayMS;
String temp;
String humid;

const char* ssid = "*****";
const char* password = "*****";

MDNSResponder mdns;
ESP8266WebServer server(5900);

String webPage = "";

unsigned long airOn[243] = {
 3400, 1400, 600, 250, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550, 
 1050, 550, 250, 550, 300, 500, 250, 550, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300,
 500, 300, 500, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350,
 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1200, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 1200, 450, 350,
 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 400,
 400, 1200, 400, 400, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400,
 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400,
 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 1150, 450, 350, 450, 1200, 400, 400, 400,
 400, 400, 1200, 400, 400, 400};
unsigned long airOff[99] = {
 3400, 1450, 550, 250, 550, 250, 500, 1100, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550,
 1050, 550, 300, 500, 250, 550, 300, 500, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 350,
 450, 300, 500, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450};

void setup() {
  pinMode(IRLedPin, OUTPUT);
  pinMode(LedPin, OUTPUT);
  pinMode(RelayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(LedPin, HIGH);
  digitalWrite(RelayPin, LOW);
  dht.begin();
  sensor_t sensor;
  dht.temperature().getSensor(&sensor);
  dht.humidity().getSensor(&sensor);
  temp_humid();
  webContents();
  
  Serial.begin(115200);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  delay(1000);
  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.println("");
  while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");
    delay(5000);
    ESP.restart();
  }
  WiFi.config(IPAddress(192,168,3,10),IPAddress(192,168,3,1),IPAddress(255,255,255,0));
  
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  
  if (mdns.begin("mirror", WiFi.localIP())) {
    Serial.println("MDNS responder started");
  }

  server.on("/", []() {
    temp_humid();
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
  });
  server.on("/index.html", []() {
    temp_humid();
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
  });
  server.on("/on", []() {
    server.send(200, "text/html", webPage);
    digitalWrite(LedPin, LOW);
    digitalWrite(RelayPin, HIGH);
    delay(1000);
  });
  server.on("/off", []() {
    server.send(200, "text/html", webPage);
    digitalWrite(LedPin, HIGH);
    digitalWrite(RelayPin, LOW);
    delay(1000);
  });
  server.on("/airon", []() {
    temp_humid();
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
    air_on();
    delay(1000);
  });

  server.on("/airoff", []() {
    temp_humid();
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
    air_off();
    delay(1000);
  });

  server.on("/temphumid", []() {
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
    delay(1000);
  });

    ArduinoOTA.onStart([]() {
    Serial.println("Start");
  });
  ArduinoOTA.onEnd([]() {
    Serial.println("\nEnd");
  });
  ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {
    Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));
  });
  ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {
    Serial.printf("Error[%u]: ", error);
    if (error == OTA_AUTH_ERROR) Serial.println("Auth Failed");
    else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) Serial.println("Begin Failed");
    else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) Serial.println("Connect Failed");
    else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) Serial.println("Receive Failed");
    else if (error == OTA_END_ERROR) Serial.println("End Failed");
  });
  ArduinoOTA.begin();  
  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
  delayMS = sensor.min_delay / 1000;
}

void loop(void) {
  ArduinoOTA.handle();
  server.handleClient();
  yield();
}

void air_off() {
  int dataSize = sizeof(airOff) / sizeof(airOff[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = airOff[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()) {
      digitalWrite(IRLedPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRLedPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

void air_on() {
  int dataSize = sizeof(airOn) / sizeof(airOn[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = airOn[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()) {
      digitalWrite(IRLedPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRLedPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

void temp_humid() {
  delay(delayMS);
  sensors_event_t event;
  dht.temperature().getEvent(&event);
  if (isnan(event.temperature)) {
    temp = "Error reading!";
  } else {
    temp = String(event.temperature);
  }
  dht.humidity().getEvent(&event);
  if (isnan(event.relative_humidity)) {
    humid = "Error reading!";
  } else {
    humid = String(event.relative_humidity);
  }
}

void webContents() {
  webPage = "";
  webPage += "<html><header><title>WIFI SWITCH</title></header>";
  webPage += "<body style=\"text-align:center;font-size:48px\"><div>ESP8266 WEB SERVER</div><br/>";
  webPage += "<div><div>AC100V SWITCH:</div>";
  webPage += "<div><a href=\"on\"><button style=\"width:80%;font-size:60px\">AC100V:  ON</button></a></div><br/>";
  webPage += "<div><a href=\"off\"><button style=\"width:80%;font-size:60px\">AC100V: OFF</button></a></div><br/>";
  webPage += "<div>AIR-CON SWITCH:</div>";
  webPage += "<div><a href=\"airon\"><button style=\"width:80%;font-size:60px\">AIR-CON: ON</button></a></div><br/>";
  webPage += "<div><a href=\"airoff\"><button style=\"width:80%;font-size:60px\">AIR-CON: OFF</button></a></div>";
  webPage += "<div>Temperature: ";
  webPage += temp;
  webPage += " *C</div>";
  webPage += "<div>Humidity: ";
  webPage += humid;
  webPage += " %</div>";
  webPage += "</div></body></html>";
}

これは前回からの改良で、
・ESP8266
・赤外線LED（エアコン用）
・温度湿度センサー
・リレー（照明器具AC100V用）
を使っています。OTAのコードも含めたので、ワイヤレスでコードの書き換えが可能です。そのぶんコードも長く、メモリ消費量も多いプログラムとなりました。
基本的にはローカルネットワーク内でしか使えないのですが、
Wifi.config()を使えば固定IPアドレスにできるので、ルーターをポートフォワーディングしてみると、外部からもつながりました（スマホ4G通信で確認）。以下はブラウザ上の操作画面。

LANだけでなくWANからも操作できてよかったのですが、以前みつけたスマホアプリのBlynkでやってみたらどうなるかも試してみました。このアプリ見つけたのはいいのですが、しばらく使っていませんでした。どのくらい便利なのか？

以前、ざっと説明を見た限りでは、アプリ上でボタンやスイッチ部品を配置して、余計なコードは書かずにプログラムをアップロード（ワイヤレスでスマホから？）という感じでしたが、
実際手順に沿ってやってみると：
・スマホアプリをインストール+メールアドレスを登録
・New Project作成（使うハードウェアを指定：ESP8266など）
・セキュリティコードがメールへ届く
・Arduino IDEにBlynkライブラリをアップロードする
・Arduino IDEでセキュリティコードとWifiのIPアドレス+パスワードを専用プログラムに追記する
・専用プログラムをパソコンからUSB経由でESP8266へアップロード
・再度スマホアプリに戻り、好きなピンを割り当てながらボタンやスイッチを配置
・LANだけでなくWANからも操作可能
という感じです。

FirmataのようなBlynkファームウェア：
いちいちArduino IDEでプログラムを書かなくても済むというのが予想外に便利でした。最初は、スマホでボタンやスイッチへピンを割り当てて、それにあわせたプログラムをArduino IDEのほうでも書かなければいけないのかと思っていましたが、そうではなく、Blynkの専用プログラムがFirmataのようなファームウェアとして機能しているため、後からでも自由自在にBlynkアプリでESP8266のピンの機能割り当てができるという感じです。デジタル入力にするかデジタル出力にするか、それともPWM出力にするかなど、いちいちESP8266にプログラムをアップロードしなくても、その場で自由に変えられるということです。
ESP8266の場合は、
スケッチ例>Blynk>Boards_WiFi>ESP8266_Standalone
を選択し、

このプログラム内の、
YourAuthToken：メールで送られてきたセキュリティコード
YourNetworkName：自宅Wifiネットワーク名
YourPassword：自宅Wifiのパスワード
を書き込むだけでOKです。すべてのピンへの機能割り当てはBlynkのほうでしてくれるので、他のプログラムを書き込む必要はありません。
最初に送られてくるセキュリティコードはブロジェクトごとに使えるので、ボタンの配置や機能の割り当てを変えてもずっと使えます。

ということで、先ほどのプログラムをBlynkに適用させてみようかと。
しかし、赤外線信号の部分はBlynkではできなさそうなので、Blynkの応用的な機能であるVirtual Pinというものを使ってみました。このVirtual Pinは、実際のESP8266上のピンとは無関係で、Blynk上で使える変数やトリガーのようなものです。今回の赤外線信号の場合であれば、ボタンがオンで1、オフで0という値を割り当てておいて、Virtual Pinが1ならエアコンをオンにする赤外線信号を発する、0ならオフの信号を発するという感じにしておきます。そんな感じで、一度Virtual Pinを介して動作するプログラムにしてみました。

#define BLYNK_PRINT Serial
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <DHT.h>
#include <DHT_U.h>

#define IRPin  4
#define DHTPin  2
#define duty_high 8
#define duty_low 16
#define DHTTYPE DHT11
DHT_Unified dht(DHTPin, DHTTYPE);
int temp;
int humid;

char auth[] = "*****";
char ssid[] = "*****";
char pass[] = "*****";

unsigned long data_on[243] = {
 3400, 1400, 600, 250, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550,
 1050, 550, 250, 550, 300, 500, 250, 550, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300,
 500, 300, 500, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350,
 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1200, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 1200, 450, 350,
 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 400,
 400, 1200, 400, 400, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400,
 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400,
 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 1150, 450, 350, 450, 1200, 400, 400, 400,
 400, 400, 1200, 400, 400, 400};
unsigned long data_off[99] = {
 3400, 1450, 550, 250, 550, 250, 500, 1100, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550,
 1050, 550, 300, 500, 250, 550, 300, 500, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 350,
 450, 300, 500, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450};

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  Blynk.begin(auth, ssid, pass);
  pinMode(IRPin, OUTPUT);
  dht.begin();
  sensor_t sensor;
  dht.temperature().getSensor(&sensor);
  dht.humidity().getSensor(&sensor);
  dht.humidity().getSensor(&sensor);
}

BLYNK_WRITE(V0){
  int value = param.asInt();
  if (value) {
    air_on();
  } else {
    air_off();
  }
}

BLYNK_READ(V1){
  temp_humid();
  Blynk.virtualWrite(V1, String(temp)+" °C");
  Blynk.virtualWrite(V2, String(humid)+" %");
  Blynk.virtualWrite(V3, temp);
}

void air_on() {
  int dataSize = sizeof(data_on) / sizeof(data_on[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = data_on[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()) {
      digitalWrite(IRPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

void air_off() {
  int dataSize = sizeof(data_off) / sizeof(data_off[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = data_off[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()){
      digitalWrite(IRPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

void temp_humid(){
  sensors_event_t event;  
  dht.temperature().getEvent(&event);
  if (isnan(event.temperature)) {
    temp=0;
  }else {
    temp=int(event.temperature);
  }
  dht.humidity().getEvent(&event);
  if (isnan(event.relative_humidity)) {
    humid=0;
  }else {
    humid=int(event.relative_humidity);
  }
}

void loop(){
  Blynk.run();
}

こんな感じで、BLYNK_WRITE(V0)内に条件分岐をつくって赤外線信号のオンオフ操作をしています。BLYNK_READ(V1)でも、温度センサから読み取った値をBlynkアプリへ渡すようにしています。

スマホアプリのほうでは、こんな感じのボタン配置にしました。
一番上の黄色いスイッチが照明用、その下の白いスイッチがエアコン用、その下に温度と湿度表示、さらに温度のグラフもあります。一応4G通信で外部からアクセスも可能でした。
しかし、温度グラフに関しては、一旦このアプリを消してしまうとそれまでの記録も消えてしまってダメでした。もしかしたら配列を使って過去の記録を覚えさせていけないのかもしれません。このグラフ機能以外にもヒストリーグラフというウィジットがあって、それならいいのかもしれませんが、実はこのアプリ、各ウィジットにはポイント（コスト）があり、例えばボタン一個で200エナジー、グラフが400エナジーであり、合計の上限が決まっています。

ヒストリーグラフは何と900エナジーもします（赤い数値）。この段階で、ボタン2個なので400エナジー、温度と湿度数値表示で400エナジー、そしてグラフで400エナジー、このプロジェクトだけで合計1200エナジー消費しています。もう一つ別のプロジェクトもあって、そっちで500エナジー消費しているので、すべてのプロジェクトを合わせて1700エナジー使っていることになります。残り200エナジーしかありません（画面上部）。

そして、このエナジー量を増やすには課金が必要ということでした。すっかりオープンソースで無料なのかと思っていたら、なるほど、よくある一部有料というアプリでした。

ということで、温度グラフのかわりに消費エナジー500のビデオストリーミングも試してみました。
以前使ったIP WebCamというアプリでタブレットのカメラから配信させてみました。

LAN通信ですが、ちゃんと映ります。これはビデオなのでESP8266とは無関係。このビデオストリーミングの場合、カメラのIPアドレスの欄にhttp://192.168.3.2:8080/videoを入れると大丈夫でした。温度グラフよりも、こっちのほうがよさげ。
ただし、Blynkのサイトにも書いてありますが、Blynkサーバはストリーミングサーバを提供していないためWANからは見れないということです。その場合は他のサービスを使えと書いてあります。

とはいったものの、Blynkで当初予定していた内容はほぼできてしまいました。しかも設定なども簡単です。自前でHTMLやJavascriptまで書いてESP8266をサーバにしてもいいのですが、たしかに面倒。当然自分の思い描いているような内容にすることはできますが、Blynkだとあっというまにできてしまったので、これはこれでいいのかもしれません。この手のサービスはWANからもアクセス可能という部分が便利かもしれません。自宅のルーターをポートフォワーディングさせれば済むことですが、セキュリティなどのことも考えると面倒なので、外部サーバーを利用できるのであれば、それに越したことはありません。

次のステップとしては、ESP8266かESP32にカメラモジュールを接続して小型のIPカメラをつくろうと思っていますが、なかなか思うように進みません。その小型IPカメラをCNCマシンに搭載し、bCNCのカメラ機能をIP化するところまで行くというのがとりあえずの目標です。
ただ、そのついでにその他の照明や電源などもIP化しようとしているので、いろいろやることが増えているという現状です。あわよくば、スマホ上のボタン操作ではなく、音声入力で照明をオンにできないかとも考えていて、Python、HTML5、Javascript、場合によってはPHPなども同時進行という感じです。さらには、それらの開発環境となるAtom EditorやPlatformIOの使い方も学習中です。

Android GRBL Controller（スマホアプリ）

Android用スマホアプリのGRBL Controllerを見つけたので試してみました。
Instructablesに使い方が載っています（これを見るとこのアプリはGrbl0.9用？）。

まだBETA版のようです。スマホなので当然ワイヤレスですが、WifiではなくBluetooth通信のようです。以前CNCマシンにはBluetoothモジュールをつけておいたので、それを使って通信できそうです。

今はどちらかというとWifiモジュール（EPS8266など）が人気だと思います。数年前にワイヤレスUSBというのも一瞬でて、いつの間にか消えてしまいましたが、Bluetoothはまだいろんな機器に使われているので大丈夫そうです。

AliExpress.com Product - Free shipping! JY-MCU anti-reverse Bluetooth serial pass-through module, wireless serial, HC-05, master-slave 6pin for arduinoAliExpressだとBluetoothモジュールは341円（送料無料）で売ってますね。昔買った時の1/10以下の値段です。IoTによく使われているWifiのESP8266も300〜500円くらいです。いろんなテクノロジーがかなり安くなってきました。

接続開始：

まず、CNCマシンのBluetoothモジュールとスマホをペアリング。特にパスワードは設定してないのですが、パスワード(パスキー)要求画面が出てきて、設定していない場合は0000か1234を入れろと。0000はダメだったので1234を入れたらペアリング成功。

この画面をタップすると、スマホとペアリングしてあるBluetooth機器のリストが出てきて、その中から選択。この画面はもうすでに接続された状態です。

操作開始：

早速ジョグボタンを押してみると、UnlockもしくはMachine startを押せと出てきます。

Machine startを押すとロック解除、さらにこのように赤いEmergency Stopボタンになります。

そこでジョグボタンを押すと、あっさり動きました。おお、これはすごい。パソコンなしで、CNCマシンを動かしているということです。

下の方には、ホーミングなどのボタンもあります。

さらに上部にある他のタブを見ていくと、

ここは、Gコードファイルを読み込ませるところのようです。CloudにGコードファイルを上げて

おけば、すぐにここから作業ができそうです。ファイルの読み込ませ方はここに書いてありました。スマホのSD　Cardにファイルを入れておかなければならないようです。しかもサブフォルダなどに入れず、ルートディレクトリ（トップの階層）に置かないといけないようです。
Single Blockボタンは、Gコードを1行ずつ実行するようです。Cycle Startは一気に最後までGコードを実行するようです。簡単なサンプルで試して見ると、Single Blockで1行ずつ実行させれば最後までいけましたが、Cycle Startだと途中で止まってしまいました。読み込みバッファあたりに問題があるのでしょうか？メモリー不足？

ここでは、Gコードを手入力できます。ためにし$$を入力するとGrblの設定が出てきました。しかし下の方にスクロールできない。

ここはGコードの中身を確認できるところのようですが、まだ使えないようです。

そして最後はマシン設定用画面です。先ほどのGコード入力画面でもできますが、ここで各項目に対応したパラメータを入力できるようになっています。

ということで、いまどきは何でもスマホという感じです。

bCNCのPendant機能やLaserweb3でもスマホから操作はできますが、パソコンがホストになる必要があるので、スマホはあくまでサブという位置付けです。しかし、このスマホアプリは、本当にスマホだけで操作できるというところがすごい。

画面が小さいので操作性は良くないかもしれないけれど、CNCも今やスマホゲームのような感覚で操作するということでしょうか。

6軸用アプリも：

さらには、6軸用のアプリもあります。新しいバージョンでしょうか？

しかしGRBLは3軸までしか対応していないけれど、本当に6軸も操作できるのでしょうか？

一応、操作画面には下の方にA Axis、B Axis、C Axisまであります。とりあえずソフト的には、6軸まで作っておいたということでしょうか。

まだこちらもBETA版なので、今後の進化に期待したいところです。

追記：

どうやらこの6軸アプリは、ArduinoMega2560用（6軸GRBLファームウェア搭載）に対応しているようです。

6軸ファームウェアをXloader（Win）、HexUploader（Mac）、Easy Flash Script（Linux）を使ってArduinoMega2560にアップロードすれば6軸CNCとして使えるようです（こちらに書いてあります）。

そもそもGrblControllerを開発していたZapmaker.orgがArduinoMega2560用に4軸用Grbl0.8〜も開発していたようです。Zapmakerの4軸用ファームウェア（Mega2560用）は、2014年を最後にGrbl-0.845までアップデートされています。おそらく、3軸では物足りない人たちのために、この6軸用ファームウェアが引き継いだ感じになったのかもしれません。

AliExpress.com Product - Free Shipping hc-06 HC 06 RF Wireless Bluetooth Transceiver Slave Module RS232 / TTL to UART converter and adapterもう少し安いBluetoothモジュールありました。327円（送料こみ）。
Bluetoothの親機と子機について：よくみるとこれはSlave（子機専用）かもしれません。多分、スマホが親機になればいいので大丈夫だとは思いますが、このページ上の方にあるBluetoothモジュール（341円）はMaster-Slaveと書いてあるので、親機・子機兼用なのかもしれません。調べて見ると、HC-05というのが親機にもなるタイプ、HC-06は子機専用らしいです。親子なら通信可能だけれども、おそらく子機同士は通信できないのかもしれません。スマホはBluetoothイヤホンなど接続できることから親機だと思うので、子機（HC-06）と通信はできるはずです。ただし、どちらも技適は通ってないので、原則的に国内での使用は認められていないということです（個人的に狭い範囲で使うなら大丈夫でしょう、まあよくある自己責任でということです）。 Amazonでも似たようなBluetoothモジュールが売ってます。これも中国からの配送だとは思いますが。
BluetoothモジュールとCNCシールドとの接続方法：

これは以前CNCシールドにBluetoothを接続実験した時の画像です。基本的に4本線で、CNCシールドTX端子---BluetoothRX端子（送信/受信）CNCシールドRX端子---BluetoothTX端子（受信/送信）CNCシールド5V端子---BluetoothVcc端子（電源：5V）CNCシールドGND端子---BluetoothGND端子（電源：GND）という感じでつなぎます。注意するところは、送信と受信という組み合わせになるようにTXとRXをクロス接続するところです。あとは、BluetoothモジュールがCNCシールドからの5V電源で大丈夫かどうか（3.3Vだったりしないか）。Grbl1.1のBaudrateが115200なので、それも合わせておいた方がいいのかもしれません。このアプリは実際のところGrbl0.9用で、InstructablesにはBaudrateを9600に変えろと書いてありますが、デフォルトのBluetoothモジュールを使う場合ということでした（BluetoothのBaudrateを115200に変えるにはATコマンドを使って設定し直します）。
接続するには、Gコード送信ソフトでBluetoothモジュールのシリアルポートを選ぶだけです。通信自体はUSBケーブル接続の時と同様にシリアル通信なので同じように通信するだけです。ただし、BluetoothのTXとRX端子は、Arduino　UnoのD0とD1端子と接続することになるので、Arduino UnoとパソコンをUSB接続してシリアル通信するときに干渉してしまいます（同じピンを使っているため）。Arduino UnoとパソコンがUSBケーブルを通して通信しあうときは、BluetoothのTXとRX端子を抜くか電源を抜いた方がいいと思います。また、通常Arduino UnoはUSBケーブルでパソコンから電源供給されているので、パソコンと切り離すと別途外部電源（DC7〜12V/1A程度のACアダプターなど）が必要となります。