AVRマイコンとPythonではじめよう IoTデバイス設計・実装

前表紙
株式会社 オーム社, 2015/09/04 - 210 ページ

 汎用CPUとオープンソースを活用して簡単にIoTデバイスを開発しよう!

近年、注目されているIoTのデバイス製作のための解説書です。本書は、IoTデバイス設計の実践的な入門書として、IoTデバイスを設計する企業のエンジニア、電子工作ユーザを主な読者対象に、実例を中心にIoTデバイスの設計・実装をわかりやすく解説します。

ハードウェアにはArduinoに使われている汎用性の高いAVRマイコンを用い、言語には初心者教育に定評のあるPythonを用います。AVRマイコンはWeb上にたくさんの情報がありますから初心者がつまずいても安心です。Pythonには多くのライブラリがありますから、機械学習(人工知能)や画像処理の難しいアルゴリズムが理解できなくても実装可能です


●本書のPoint

・AVRマイコン(Arduino)と各種センサ、オープンソースを活用することで、回路設計のノウハウだとか、センサの特性だとか、通信プロトコールだとかといったややこしい基礎知識がない初心者でも、数時間で、簡単にIoTデバイスが設計・実装できるようになる!

・Pythonライブラリであるscikit-learnやOpenCVなどのパッケージを利用して、中身が理解できない初心者でも、最近話題の機械学習や画像処理を簡単に実現することができる!

第1版第2刷でLPWANで注目されるSigfoxデバイスの利用法を追加しました。


Chapter1 IoTデバイス設計のための開発環境
1.0 インターネット検索術
1.1 VMware Playerを使ったゲストOS(Ubuntu)のインストール
1.1.1 OracleVM VirtualBoxを使ったインストール
1.2 ゲストOS UbuntuにArduino開発環境の構築
1.2.1 エラー(errors)の基本的な対処法とWindowsの不要ファイルの消去
1.2.2 Linuxのupdateとupgrade
1.2.3 Cygwinのインストール
1.2.4 Pythonライブラリのインストール
1.3 AVRライターの製作
1.4 AVRライターを使ったAVRマイコンへの書き込み
Chapter2 IoTデバイスのハードウェアとインターフェース
2.1 IoTデバイスを構成するAVRマイコン
2.1.1 Arduinoのディジタル入出力とアナログ入出力
2.2 IoTデバイスを構成するセンサーと駆動部品
2.2.1 i2cインターフェースの気圧センサー(BMP180)
2.2.2 SPIインターフェースのFlashAir SDカード
2.2.3 Wi-Fiシリアルモジュール(ESP8266)
2.2.4 IoTデバイスのためのプリント基板設計(PCBE)
Chapter3 IoTを構成するオープンソースソフトウェア
3.1 Servoライブラリを用いたサーボモータ制御
3.2 Wire(i2c)ライブラリを用いたLCD制御
3.3 Adafruitライブラリを用いたマイコン内蔵RGBLED(NeoPixel)制御
3.4 インピーダンス・ディジタル・コンバータ(AD5933)
3.5 Pythonオープンソースの活用
3.5.1 御用聞きシステム
3.5.2 cronとcrontabの設定
3.5.3 OAuth2.0認証のgspreadライブラリcomoauth2.py
Chapter4 Pythonの設定と機械学習
4.1 Python環境の設定
4.1.1 Windows上でのPython設定
4.1.2 Ubuntu上でのPython設定
4.1.3 RaspberryPi2上でのPython設定
4.1.4 RaspberryPi2にi2cセンサーを接続
4.2 scikit-learn
4.2.1 scikit-learnを使ったテキスト学習
4.2.2 マルコフモデルからサザエさんのジャンケンにチャレンジ
4.3 statsmodelsとscikit-learnを使った重回帰分析
4.3.1 statesmodelsのOLSモデルを用いた重回帰分析
4.3.2 statesmodelsのRLMモデルを用いた重回帰分析
4.3.3 scikit-learnのLassoモデルを用いた重回帰分析
4.3.4 scikit-learnのAdaBoostとDecisionTreeモデルを用いた重回帰分析
4.3.5 scikit-learnのRandomForestモデルを用いた重回帰分析
4.3.6 scikit-learnのその他のアンサンブル学習モデルを用いた重回帰分析
4.4 Neural Network Deep Learning
Chapter5 Pythonを使った画像処理(OpenCV)
5.1 OpenCVを使った基本プログラム
5.2 カメラを使った可視光通信
5.3 物や人を数えてみよう
5.4 数独を解かせてみよう
5.5 不思議な色を分析してみよう
5.6 Templateマッチング
5.7 Bag of Featuresによる画像学習と分類器
Chapter6 Pythonを使ってクラウド活用
6.1 freeDNSの活用
6.2 クラウドDropboxの利用
6.3 クラウドGoogleドライブの利用
6.3.1 Googleドライブへのアクセス
6.3.2 GoogleドライブのOAuth2.0認証
6.3.3 pydriveライブラリに削除機能を追加
6.3.4 GoogleドライブとpydriveのMIMEタイプのミスマッチ
Chapter7 Pythonを使ってスマートフォン活用(SL4A)
7.1 SL4Aのインストール
7.2 Weather-station
Chapter8 3つの音声認識(Windows,Android,RaspberryPi2)
8.1 Windowsでの音声認識
8.2 Androidでの音声認識
8.3 RaspberryPi2での音声認識
Appendix
A.1 Pythonで簡単なGUIを作る
A.2 Sigfox(IoTデバイス専用のLPWAN)
索引

 

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目次

Chapter1 IoTデバイス設計のための開発環境
1
10 インターネット検索術
5
11 VMware Playerを使ったゲストOSUbuntuのインストール
8
111 Oracle VM VirtualBoxを使ったインストール
16
12 ゲストOS UbuntuにArduino開発環境の構築
18
121 エラーerrorsの基本的な対処法とWindowsの不要ファイルの消去
21
122 Linuxのupdateとupgrade
22
123 Cygwinのインストール
25
422 マルコフモデルからサザエさんのジャンケンにチャレンジ
122
43 statsmodelsとscikitlearnを使った重回帰分析
125
432 statesmodelsのRLMモデルを用いた重回帰分析
128
433 scikitlearnのLassoモデルを用いた重回帰分析
129
435 scikitlearnのRandomForestモデルを用いた重回帰分析
131
436 scikitlearnのその他のアンサンブル学習モデルを用いた重回帰分析
132
44 Neural Network Deep Learning
133
Chapter5 Pythonを使った画像処理OpenCV
139

124 Pythonライブラリのインストール
26
13 AVRライターの製作
29
14 AVRライターを使ったAVRマイコンへの書き込み
30
Chapter2 IoTデバイスのハードウェアとインターフェース
35
21 IoTデバイスを構成するAVRマイコン
36
211 Arduinoのディジタル入出力とアナログ入出力
41
22 IoTデバイスを構成するセンサーと駆動部品
42
222 SPIインターフェースのFlashAir SDカード
56
223 WiFiシリアルモジュールESP8266
60
224 IoTデバイスのためのプリント基板設計PCBE
66
Chapter3 IoTを構成するオープンソースソフトウェア
71
31 Servoライブラリを用いたサーボモータ制御
72
32 Wirei2cライブラリを用いたLCD制御
74
33 Adafruitライブラリを用いたマイコン内蔵RGB LEDNeoPixel制御
80
34 インピーダンスディジタルコンバータAD5933
82
35 Pythonオープンソースの活用
92
352 cronとcrontabの設定
96
353 OAuth20認証のgspreadライブラリcomoauth2py
97
Chapter4 Pythonの設定と機械学習
99
412 Ubuntu上でのPython設定
102
414 Raspberry Pi2にi2cセンサーを接続
106
42 scikitlearn
119
52 カメラを使った可視光通信
142
53 物や人を数えてみよう
144
54 数独を解かせてみよう
146
55 不思議な色を分析してみよう
149
56 Templateマッチング
152
57 Bag of Featuresによる画像学習と分類器
153
Chapter6 Pythonを使ってクラウド活用
159
62 クラウドDropboxの利用
162
63 クラウドGoogleドライブの利用
164
632 GoogleドライブのOAuth 20認証
166
633 pydriveライブラリに削除機能を追加
169
634 GoogleドライブとpydriveのMIMEタイプのミスマッチ
171
Chapter7 Pythonを使ってスマートフォン活用SL4A
173
72 Weatherstation
177
Chapter8 3つの音声認識WindowsAndroidRaspberry Pi2
181
82 Androidでの音声認識
184
83 Raspberry Pi2での音声認識
186
Appendix
191
A2 SigfoxIoTデバイス専用のLPWAN
194
索引
196
奥付
203
著作権

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