Visual Studio用のArduino開発プラグインを試してみた

Arduinoの開発環境は、PCなどの環境と比べるとデバッグが大変です。
iPhoneやAndroidはエミュレータを使って開発できますが、Arduinoはデバイスが外部につながっているのでエミュレーションが通用する範囲は限界があります。

とはいえ、ステップ実行や実行中に変数の内容を確認するくらいは、できて欲しいものです。
以前も書いたように、私もESP8266用PNGデコーダはVisual Studioで開発してからESP8266へポーティングしていました。

今回Arduboyの開発を調べていたら、Visual Studio 2015にはArduino開発用プラグインがあることを知り、試してみました。
これはサードパーティ製のツールのようで、無料で使えます。有償のプロフェッショナル版もあります。

インストール方法など、参考にした記事はこちらです。

Arduboy開発にVisual Studioを使う – Qiita

また、本家のマニュアルはこちらです。

Table of Contents – Arduino IDE for Visual Studio and Atmel Studio

このプラグインを入れると、一応ブレークポイントを設定したり、実行時の変数の内容を確認することができるようになります。
(ただし、確認したい内容が変わるごとにビルドしてアップロードしなければならないようですが・・・)

このデバッガ機能は有償版にしかありませんが、インストール後45日間は無料で使えます。
有償版の料金は、学生/ホビイスト向けは$25/1CPU、$45/3CPU、商用版は$75/1CPU~となっています。

というわけで45日間しか使えないデバッグ機能を試してみました。

インストール後はVisual Studioに下図のようなツールボタンが追加されます。
ハイライトされているのがビルド&アップロード&実行のボタンです。

vMicro01.png

また、「開く」メニューに「Arduino Project」が追加されます。
Arduino用.inoファイルを選択すると、Visual Studio用のプロジェクトファイルが生成されます。
(このファイルにはArduino IDE関係の情報なども書き込まれているようで、Arduino IDEのディレクトリを変更するなどしたときは、プロジェクトファイルを一旦削除しないと動作がおかしくなることがありました。)

vMicro02.png

これでどの程度デバッグができるのか、試してみました。
実験に使うコードはArduboy用ブロック崩しです。

まず、ブレークポイントを設定します。
すると、ブレークポイントの右上に歯車アイコンが現れます。
ここでブレークポイントでの処理内容を設定をします。

vMicro03.png

処理内容として、ラケットの位置を表す変数racketの内容を監視してみます。

「アクション」にチェックを入れます。
「出力ウインドウにメッセージを記録する」の欄は、

{変数名=?}

という文字列があると、変数名で指定した変数の値を観測できます。
今回は

racket={racket=?}

と記入しておきます。
「実行を続行します」をチェックすると、ブレークポイントでも停止しなくなります。

vMicro04.png

この状態でプログラムをビルドしてアップロードすると、Arduboy側で動作しているプログラムのログがPC側の画面に出力されます。
ログに含まれている変数の値は、別ウインドウで確認することができます。

vMicro05.png

同時に1つ以上の変数をチェックすることもできます。
ボールの座標を表示させてみました。

vMicro06.png
vMicro07.png

また、「条件」を設定すると、条件が成立したときのみブレークポイントを有効にすることができます。
以下の例では、ボールのY座標がSCRNHEIGHT-1より大きいとき、Y座標を出力して停止します。

vMicro08.png

設定できる条件には、変数の値の条件以外にHit Countでも行えます。
これは関数milis()の値が、(1)指定した値のとき(2)指定した値の整数倍のとき(3)指定した値以上のとき に成立します。
milis()は時間ですので、一定時間おきにブレークポイントを有効にすることができます。
また、milis()の代わりに自分でヒットカウンターを指定することもできます。この設定はプロパティウインドウで行えます。

vMicro09.png

ブレークポイント全体の管理は、Visual Studioのブレークポイントウインドウで行えます。

vMicro10.png

感想ですが、とりあえず変数の内容が確認できるだけでも大助かり、というところではあります。

しかし、一旦ビルドしたプログラムを後からあれこれブレークポイントを設定したり、好きなところで一時停止させてその時点の変数の値を調べる、といったことはできないようです。
かろうじて、設定したブレークポイントを無効にすることはできます(歯車アイコンの隣のアイコン)。
その場合でもログファイル自体は出力され続けますので、コンティニューボタンを押しっぱなしにすることに相当するようです。
それ以上の変更(ブレークポイントの追加や条件の変更)を行った場合、再度ビルド→アップロードの手順が必要になります。

自分で手間をかけてシリアルポートにprintfしても、まあまあ同じようなことはできます。
ソースコードを汚さずにGUIから各種設定をできるところが大きなメリットだと思います。
ボードにデバッグ機能が付いたArduino M0 Pro Atmel Studioでもデバッグはできますので、用途に合わせてということになるでしょう。

なお、今回使用したVisual MicroはESP8266版Arduinoでも使えるようですので、そのうち試してみたいと思います。

Arduino ESP8266 in the Visual Studio IDE

Arduino Web EditorでGenuino 101を使ってみた

現在仕事は夏休みで、しかも暑くて出歩くどころではない、ということで、日頃の余暇不足を取り戻すべく連日ブログを更新しているわけですが、もう一つ放置していたボードがあったのを思い出しました。

Genuino 101です。

genuino101.jpg

これはインテルのCurieというチップを使ったボードで、「Arduino UNOの後継」という触れ込みです。
CPUも全く異なるのですが、ボード単体の機能面としては

・Bluetooth Low Energyを標準搭載
・6軸加速度センサを標準搭載

といったあたりが目新しいところです。
詳しい解説としては下記の記事があります。

Curie搭載の開発ボード「Genuino 101」を試す – Arduino UnoやGalileoとの比較から性能を検証する (1) Intelが注力するIoT分野の新製品 | マイナビニュース

私は単に新製品、というだけで発売時(3月の末ごろでした)に購入したのですが、仕事が忙しく、放置したまま忘れていました。
まあ、上記の新機能だけでは実はそれほど情熱が湧かなかったというのも本音なのですが・・・。

さてそれとは別に、先日新しく「Arduino Create」なるサービスが開始されました。
これはmbedなどと同じく、Arduinoの開発をオンラインで行えるというサービスです。
こちらの記事で知りました。

Arduino Createが正式リリースされました | スイッチサイエンス マガジン

サービスとしては開発環境「Web Editor」の他に、Arduinoから接続できるクラウドサービスなどもあるようです。

arduinocreate.png

しかし、クラウドのほうは対応ボード(現在のところYUN Shield、MKR1000、WiFi Shield 101)が必要なようです。
クラウドはMKR1000が国内発売されたら考えることにして、まずはWeb EditorでGenuino 101を動かしてみました。

現在、Web Editorは「招待制」になっていますが、実際には招待を希望すると翌日にはアカウントがもらえました。
立ち上げると、こんな感じの画面です。
左側がメニュー、右側が編集領域になっています。
mbedの環境よりもデザインは整理されている印象です。

webeditor01b.png

この状態では、まだボードが認識されていません。
Web Editorは、開発はWeb上ですが、ボードとWeb Editorを接続するために、PCに常駐ソフト(プラグイン)のインストールが必要です。
証明書の警告が出るなど、相変わらず微妙な感じではありますが、とにかくインストールします。
あとは普通にボードをUSBでPCに接続すると、常駐ソフトが認識してくれました。

ボードの種類と接続先のシリアルポートを選択できたら、まずはLチカです。
画面左の「Examples」から「01.Basics」を選ぶと、その中に「Blink」があります。

webeditor02b.png

コンパイルとボードへの書き込みは、右側のエディット領域の上部の「→」のボタンです。
このあたりは、IDEと同じなので、IDEに慣れていれば分かりやすいですね。

ボタンをクリックすると、コンパイルから書き込みまで自動で行われます。
処理中はボタンがBUSYの表示に変わります。

webeditor03b.png

これだけで、ボードにスケッチをアップロードできました。
mbedに比べるとファイルコピーの手間がない分、お手軽な感じです。

ちなみにGenuino101はLEDが緑色でした。

genuino101b.jpg

Lチカの次は、Genuino101特有の機能を試してみました。
画面左のLibrariesを選択し、検索フィールドに「Curie」と入力するとCurieの機能をサポートするライブラリとサンプルがいろいろ出てきます。

webeditor04b.png

まずは加速度センサを試してみます。
ライブラリ「CURIEIMU」の例題から「Accelerometer」を選びます。

webeditor05b.png

そして先ほど同様、ボードにアップロードします。

このスケッチは、シリアルポートに結果を出力しています。
シリアルポートの出力も、Web Editorから確認することができます。
画面左の「Serial Monitor」を選択すると、ボードのシリアルポートの出力がリアルタイムに表示されます。
これはなんだか不思議な感じです。

webeditor06b.png

なお、シリアルポートに出力するスケッチの場合、Web Editor側でSerial Monitorを表示するまで、動作がブロックされるようです。
最初いくつかのスケッチがうまく動作せず、悩んでしまいましたが、原因はこれでした。

ローカルでシリアルポートの出力を確認したい場合は、常駐ソフト(タスクバーにアイコンがあります)のメニューからシリアルモニタを開くことができます。
これは実際には常駐ソフトへブラウザからアクセスすることで実現されているようです。
下はサンプル「ASCIITable」の出力をローカルの画面で確認した様子です。

webeditor07b.png
webeditor08b.png

Bluetoothのサンプルも試してみました。
ライブラリ「CURIEBLE」にサンプルがあります。

webeditor09b.png

「LED」はスマホのアプリからBLE経由でGenuino101のLEDをオン・オフするものです。
下記に非常に分かりやすい記事がありますので、ここでは省略します。

Genuino (Arduino) 101 で BLE 経由でLチカさせる – Qiita

さて、ちょっと使ってみての感想です。
まずmbedと比べると後発ですが、その分よくできているように思います。
IDEでできることは、大体できるようです。

また、純正のライブラリやツールが常に最新の状態に保たれることも大きなメリットです。
最近もGenuino 101関連のアップデートがあったようです。

Arduino Blog – Intel releases an improved version of the Arduino 101 core!

ESP8266も、Arduinoからモデムとして使うだけであれば、そのうちライブラリが整備されそうです。

一方で、ESP8266をArduinoボードとして使うような、非純正のボードは現在サポートされていないようです。
ESP8266のCPUは他のボードとは異なりますので、専用のコンパイラが必要です。
ということは、オンラインコンパイラにESP8266用のコンパイラとライブラリを用意しなければならないわけで、ここらへんが課題なのではないかと思います。

オープンソースで公開されている様々なライブラリや、非純正のボードなども、Arduino環境の魅力の一つです。
そちらを重視するのであれば、まだIDE環境のほうに分があるようです。

Arduino Web Editor、純正のボードとライブラリだけで開発するには、結構良さそうな開発環境です。
リリースされたばかりのツールですから、今後に期待です。

GitHubを利用開始、Arduboy用ブロック崩しを公開

Arduboy用に作ったブロック崩しですが、せっかく作ったのでArduboyのコミュニティに投稿してみました。

ガイドラインを読むと、コードの公開先はGitHubを推奨されていましたので、昨日アップロードしたのと同じコードを拙い英語の説明をつけて以下で公開しました。

boochow/breakout-v: Simple breakout game for Arduboy

コミュニティに投稿したページはこちらです。

Breakout-v – vertical screen breakout – Arduboy / Games/Apps – Community

GitHubのアカウントはだいぶ以前に作ってあったのですが、活用していませんでした。
今回再びチュートリアルからやり直しました。
マークダウン記法もずっと昔は使っていたのですが、すっかり忘れていました・・・。