Java ME 8 + Raspberry Pi +センサー=IoT World（パート1）

センサーをRaspberryPiに接続し、Javaで制御する方法を学びます。

2014年9月公開

Java ME 8の最新リリースには、LED、リレー、LCD、センサー、モーター、スイッチなどのデバイスを制御するための強力なAPIが含まれています。

この記事は、汎用入出力（GPIO）、集積回路間バス（I2C）、シリアルペリフェラルインターフェイスバス（SPI）を使用して電子センサーをRaspberryPiモデルBに接続する方法に関する3部構成のシリーズの最初の記事です。 、またはユニバーサル非同期レシーバ/トランスミッタ（UART）インターフェイス。

Java ME 8を使用して、さまざまなタイプのインターフェイスを備えたデバイスを制御し、デバイスをRaspberry Piに接続することで、モノのインターネット（IoT）の世界を作成できます。

この記事では、GPIOの使用に焦点を当て、Java ME8で可能なクラスを開発する方法の例を示します

• DFRobot火炎センサー（モデルDFR0076）を使用して火炎を検出します
• HC-SR501パッシブ赤外線（PIR）モーションディテクターを使用して動きを検出します
• HC-SR04超音波測距モジュールを使用して距離を測定する

注 ：このNetBeans IDE8.0プロジェクトの完全なサンプルコードはここからダウンロードできます。

デバイスI / O API

デバイスI / O API仕様は、小さな組み込みデバイスで実行されるJavaアプリケーション用の汎用周辺機器I / OAPIを定義します。以下を含む、最も一般的な周辺機器のAPIを定義します。

• GPIOデバイス
• I2Cデバイス
• SPIデバイス
• アナログ-デジタルコンバーター（ADC）
• デジタル-アナログコンバーター（DAC）
• UARTデバイス
• メモリマップドI / O（MMIO）デバイス
• ATコマンドデバイス
• ウォッチドッグタイマー
• パルスカウンター
• パルス幅変調（PWM）ジェネレーター
• 汎用デバイス

作成する回路

GPIOデバイスは、デジタル入力またはデジタル出力のいずれかとして使用でき、無効または有効にでき、「割り込み」ラインを駆動するために使用できます。ただし、非常に重要な考慮事項は、すべてのRaspberry PiGPIOピンが3.3Vで動作することです。したがって、接続するデバイスの技術仕様をチェックして、3.3Vと5Vのどちらを使用しているかを判断することが非常に重要です。 、このようなロジックレベルコンバータを使用する必要があります。

火炎検出器の接続

DFRobotのDFR0076火炎センサーを使用して、約760 nm〜1100nmの火災またはその他の波長の光を検出できます。 3.3Vまたは5Vに接続でき、検出範囲は約20cm（4.8V）〜100cm（1V）です。火災が検出されると、信号ピンが引き上げられます。

図3に示すように、火炎センサーをRaspberryPiの3.3V、Gnd、およびGPIO 22ピンに接続し、火炎検出器センサー制御用のJava ME8クラスを作成しましょう。

まず、クラス DFR0076Device を作成します デバイスアクセスAPIを使用し、変数 pin を定義します リスト1に示すように、GPIOへのインターフェースをサポートします。

 public class DFR0076Device {private GPIOPin pin =null; //火炎センサー制御用のピンを定義します

リスト1.火炎検出器センサー制御のクラス

次に、 DeviceManager を使用してGPIO22ピンを初期化およびアクティブ化するクラスコンストラクターを作成します APIと GPIOPinConfig クラス（リスト2を参照）を使用して、次の条件を確立します。

• デバイス名：0
• ピン番号：GPIO 22（ pinGPIO で指定） ）
• 方向：入力のみ
• モード：プルアップ
• トリガー：立ち上がりエッジ
• 初期値：false

 public DFR0076Device（int pinGPIO）{... pin =（GPIOPin）DeviceManager.open（new GPIOPinConfig（0、pinGPIO、GPIOPinConfig.DIR_INPUT_ONLY、GPIOPinConfig.MODE_INPUT_PULL_UP、GPIOPinConfig.TRIGGER_RISING_EDGE、false））; ...} 

リスト2.初期条件の確立

次に、リスト3に示すように、火炎検出イベントをサポートする定義済みのリスナークラスを受け取るメソッドを作成します。

 public void setListener（PinListener FlameListener）{... if（pin！=null）pin.setInputListener（flameListener）; ...} 

リスト3.火炎検出イベントをサポートする方法

リスト4に示すように、完了したらピンを閉じ、ピンリスナーを解放することも重要です。

 public void close（）{... if（pin！=null）{pin.setInputListener（null）; pin.close（）; } ...} 

リスト4.ピンを閉じてリスナーを解放する

次に、リスト5に示すように、コードを呼び出し、火炎検出イベントを処理するためのリスナークラスを定義するメインMIDletを作成します。

 public class TestSensors extends MIDlet {DFR0076Device Flame; private static final int FLAME_DETECTOR_PIN =22; public void startApp（）{//火炎センサーを初期化するflame =new DFR0076Device（FLAME_DETECTOR_PIN）; Flame.setListener（new FlameSensor（））; } public void destroyApp（boolean unconditional）{flame.close（）; } private static int waitnext =1;クラスFlameSensorはPinListenerを実装します{publicvoid valueChanged（PinEvent event）{if（event.getValue（）&&--waitnext ==0）{System.out.println（ "WARNING Flamedetected !!!"）; waitnext =10; }}}} 

リスト5.コードを呼び出すためのMIDletの作成

モーションディテクターの接続

それでは、モーション検出機能を TestSensors に追加しましょう。 MIDlet。そのためには、図2に示すHC-SR501などのモーションセンサーが必要です。

PIRセンサーを使用すると、動きを感知できます。すべてが少量の赤外線を放射し、何かが高温になるほど、より多くの放射を放射します。 PIRセンサーは、検出ゾーン内で発生するIRレベルの変化を検出できるため（たとえば、人間が部屋に入ったとき）、動きを感知できます。

使用するPIRセンサーには、アース、デジタル出力、3〜5 Vdc入力の3つのピンがあります。アイドル状態では、動きが検出されない場合、デジタル出力信号はローのままになります。ただし、モーションが検出されると、デジタル出力信号はパルスハイ（3.3 V）になります。デジタル出力ピンをRaspberryPiに直接接続しても問題ありません。

テスト用に、PIRセンサーにはジャンパーがあります（図4を参照）。

• ジャンパーを「L」の位置に設定すると、単一の（繰り返し不可能な）トリガーが作成されます。ジャンパーがこの位置にある場合、検知イベントが発生した後に検知が有効になり、連続的な動きの検出が可能になります。動きが検出されなくなった後も、出力は3秒間ローにラッチされます。
• ジャンパーを「H」の位置に設定すると、繰り返し可能なトリガーが作成されます。ジャンパーが「H」（デフォルト）の位置に設定されている場合、検知イベントが発生した後（つまり、出力がハイになると）、検知は無効になります。

次の調整を行うことができます：

• 感度ポテンショメータを時計回りに調整すると、検出距離が約7メートルに増加します。反時計回りに調整すると、検知距離が約3メートルに減少します。
• 時間遅延ポテンショメータを時計回りに調整すると、誘導遅延が300秒に長くなります。反時計回りに調整すると、誘導遅延が5秒に短縮されます。

図3に示すように、PIRセンサーをRaspberry Pi 5 V、Gnd、およびGPIO 24ピンに接続し、Java ME8クラス HCSR501Device を作成しましょう。 リスト6に示すように、Device AccessAPIを使用して制御します。

 public class HCSR501Device {private GPIOPin pin =null; 

リスト6. HCSR501Device クラス

次に、 DeviceManager を使用してGPIO24ピンを初期化およびアクティブ化するクラスコンストラクターを作成します。 APIと GPIOPinConfig クラス（リスト7を参照）を使用して、次の条件を確立します。

• デバイス名：0
• ピン番号：GPIO 24（ pinGPIO で指定） ）
• 方向：入力のみ
• モード：プルダウン
• トリガー：立ち上がりエッジ
• 初期値：false
• PIRを初期化する前に3秒待ちます

 public HCSR501Device（int pinGPIO）{... pin =（GPIOPin）DeviceManager.open（new GPIOPinConfig（0、pinGPIO、GPIOPinConfig.DIR_INPUT_ONLY、GPIOPinConfig.MODE_INPUT_PULL_DOWN、GPIOPinConfig.TRIGGER_RISING_EDGE、false））; I2CUtils.I2Cdelay（3000）; // 3秒待ちます...} 

リスト7.初期条件の確立

次に、リスト8に示すように、モーション検出イベントをサポートする定義済みのリスナークラスを受け取るメソッドを作成します。

 public void setListener（PinListener pirListener）{... if（pin！=null）pin.setInputListener（pirListener）; ...} 

リスト8.モーション検出イベントをサポートする方法

完了したらピンを閉じることも重要です。また、リスト9に示すように、ピンリスナーを解放することも重要です。

 public void close（）{... if（pin！=null）{pin.setInputListener（null）; pin.close（）; } ...} 

リスト9.ピンを閉じてリスナーを解放する

リスト10に示すように、MIDletクラスを拡張してPIRセンサーとそのリスナーをサポートしましょう。

 // HCSR501デバイスオブジェクトの定義HCSR501Devicepir; private static final int MOTION_DETECTOR_PIN =24; @Overridepublic void startApp（）{... // PIRセンサーの初期化pir =new HCSR501Device（MOTION_DETECTOR_PIN）; pir.setListener（new PirSensor（））; ...} @Overridepublic void destroyApp（boolean unconditional）{... pir.close（）; ...} //モーション検出クラスのPIRセンサーを確認するPirSensorはPinListenerを実装します{@Override public void valueChanged（PinEvent event）{if（event.getValue（））{System.out.println（ "警告モーションが検出されました!!!"）; }}} 

リスト10.PIRセンサーとそのリスナーをサポートするためにMIDletクラスを拡張する

詳細：Java ME 8 + Raspberry Pi +センサー=IoT World（パート1）