1. プログラミングの環境を整える

まずは基礎となるプログラミングの環境を整えていきましょう。今回はNode.js を使っていきます。

Node.js は、サーバーサイドJavaScript環境です。言葉だけではイメージしにくいかもしれませんが、簡単に言うとブラウザなどの目に見えないところでも処理が行えるようにするための実行環境です。

Node.js はnpmと呼ばれる管理ソフトをつかってパッケージを利用することができます。
パッケージとは人間と機械をつなぐために必要な機能などをまとめた入れ物と考えてください。

1. Node.js のインストール
   PCにインストールするのは簡単ですが、Raspberry Pi にインストールするとなると少し複雑になります。
   今回はv0.12.15を使います。最新のバージョンではないのですが、超音波距離センサーを使うために古いものを使います。
   Nodeのバージョン管理はnvm というシステムを使うと簡単に行うことができます。
   （1）git のインストール

   $ sudo apt-get install git-core

   これで git が使えるようになりました。
   （2）nvm のインストール

   $ git clone https://github.com/creationix/nvm.git /usr/local/nvm

   $ source /usr/local/nvm/nvm.sh

   これでnvm をインストールし、有効にすることができます。
   （3）Node.js のインストール（インストールには1時間以上時間がかかります。）

   $ nvm install v0.12.15

   これでNode.js のインストールは完了です。最後にインストールが成功したか確認します。

   $ nvm ls

2. npm とパッケージのインストール
   Node.js のインストールが終わったら今度はnpm をインストールしましょう。
   （1）npm のインストール
   

   $ sudo apt-get install npm

   確認メッセージが出てきたら”y”を入力してインストールを開始してください。
   （2）パッケージのインストール
   今回使うパッケージは”r-pi-usonic”と”socket.io”の２つです。
   “r-pi-usonic”は Raspberry Piと超音波センサーを接続するためのもので、“socket.io”は非同期の双方向通信をするためのパッケージです。
   「非同期の双方向通信」とは．．． 例を用いて説明すると、ブラウザでサーバーにある画像を表示しているとき、サーバーの画像が更新されるとリアルタイムで更新してくれるように通信することです。

   $ mkdir -p ~/Public/app && cd $_

   $ npm init

   ここでいくつか質問されますがすべてEnterキーを押してください。
   

   $ npm I -D r-pi-usonic socket.io

これでプログラミングをする環境は整いました。

2. Raspberry Piのプログラミング

1. プログラミングを始める前に配線を行っていきましょう。
   配線ではブレッドボードを使います。ブレッドボードとはハンダ付けをしなくても回路が作れる基盤のようなものです。見た目は穴が等間隔で空いているだけの板ですが中は図の黄色い線のように電気が流れるようになっています。超音波センサーのピンにも役割が書いてあるので間違えないようにしましょう。
   Vcc ― 5V
   Trig ― GPIO18
   Echo ― GPIO17
   GND ― GND

2. （1）distance.jsファイルを作成します。
   

   $ nano ~/Public/app/distance.js

   （2）次のコードを作成してください

   コードはこちらをクリック

   var usonic = require('r-pi-usonic'); //
   //
   var sensorConfig = {
   	echoPinGPIO:	17,
   	triggerPinGPIO: 18,
   	timeout:    	1000
   };
   /**
    *
    */
   //
   usonic.init(function (error) {
   	if (error) {
       	console.error(error)
   	}
   	else {
        	//
        	sensor = usonic.createSensor(
            	snsorConfig.echoPinGIPO,
            	sensorConfig.triggerPinGPIO,
            	sensorConfig.timeout
        	);
        	//
        	console.log( "Distance : " + sensor());
      }
   });
   

   閉じる
   （3）保存したら実行します。

   $ sudo node ~/Public/app/distance.js

   “Distance:”の後に数値が表示されたら成功です。センサーの前に手をかざして数値が変わるか試してみましょう。
3. 距離を測定するだけならこのコードだけでできるのですが、今回はブラウザで結果が表示できるようにします。
   （1）app.jsファイルを作成

   $ nano ~/Public/app/app.js

   （2）次のコードを作成してください

   コードはこちらをクリック

   /**
    *
    */
   var port     	= 3000; //
   var intervalTime = 500;  //
   var con	= null; //
   var sensor = null; //
   var timer  = null; //
   var io 	= require('socket.io')(port);
   var usonic = require('r-pi-usonic');
   //
   var sesorConfig = {
   	echoPinGPIO:   17,
   	triggerPinGPIO:18,
   	timeout:   	1000
   };
   /**
    *
    *
    */
   //
   usonic.init(function (error) {
   	if (error) {
       	console.error(error)
   	}
   	else {
       	sensor = usonic.createSensor(
           	sensorConfig.echoPinGPIO,
           	sensorConfig.triggerPinGPIO,
           	sensorConfig.timeout
       	);
   	}
   });
   //
   io.on('connection', function (socket) {
   	con = socket;
   	//
   	socket.on('start', function (msg) {
       	timer = setInterval(function () {
           	con.emit("sensor", sensor()); //
       	}, intervalTime);
   	});
   	//
   	socket.on('end', function() {
       	clearInterval(timer);
   	});
   });
   

   閉じる
   （3）保存をしたら実行します。

   $ sudo node ~/Public/app/app.js

   　　

これでRaspberry Pi側からブラウザへ接続する準備ができました。

3. PCのプログラミング

Raspberry Piでブラウザにデータを反映する準備ができたので、今度はPC側の準備をしていきましょう。

1. 接続しているPCにディレクトリを作成します。
   

   $ mkdir -p ~/Sintyou
   $ cd Sintyou

2. このディレクトリにhtml.indexを作成します
   

   $ nano index.html

3. index.htmlを編集します
   
5. 保存をしたら、index.jsを作成します
   

   $ nano index.js

6. index.jsを次のように編集します。
   
   ソースはこちらをクリック

   /**
     *
     */
   var element = document.getElementById("distance");
   var start   = document.getElementById("start");
   var end   = document.getElementById("end");
   var socket  = null;
   var isStart = false;
   var host	="Raspberry PiのIPアドレスを入力"; //
   var port	="Raspberry Piのポート番号を入力"; //
   var criteria       = 200;                                                 //
   //
   function init () {
   	//
   	start.addEventListener("click", function () {
       	if (isStart) return;
   	//
   	isStart = true;
   	
   	//
   	start.disabled = isStart;
   	end.disabled   = !isStart;
   	//
   	open();
   	//
   	socket.emit ('start', "");
    });
    //
    end.addEventListener("click", function () {
    	if (!isStart) return;
    	//
    	isStart = false;
    	//
    	start.disabled = isStart;
    	end.disabled   = !isStart;
   	//  
   	socket.emit ('end', "");
    }); 	
   }
   /**
    *
    *
    */
   function open () {
   	if (socket == null) {
       	//
       	socket = io(host + ':' + port);
       	//
       	socket.on('connect_error', function (error) {
           	console.error(error)
       	//
       	isStart = false;
       	//
       	start.disabled = isStart;
       	end.disabled   = !isStart;
    	});
    	//
    	socket.on('connect', function (con) {
        	console.log('connected!);
    	});
    	//
    	//
    	socket.on('sensor', function (value) {
        	//
        	height = parseFloat(value);
              height = criteria - height;
   
        	//
        	element.innerText = height.toFixed(2) + 'cm';
    	});
      }
   } 
   
   //
   init();
   

   閉じる
7. 保存したらindex.htmlを実行してみましょう
   Startボタンを押すと200からdistance.jsで計測した数値を引いた値が出てきます。
   ここまでの作業が完了したら、超音波距離センサーを床から2mの高さに設置しましょう。設置する高さを上げたいときにはindex.jsの”var criteria = 200”の数字を設置したい高さに変更すれば身長は正しく計測されるはずです。

＜反省点＞

・準備不足
限られた予算と時間の中で、必要なものを本などで調べて準備たが、もう少し計画段階で検討する必要があると感じた
・環境依存
開発する場所のネットワーク環境（例：セキュリティソフトやファイヤーウォール等）に依存する違いがあった
・作業分担
プログラミング作業という特性上、特定のメンバーに作業が集中した
・経験・知識不足
作業に行き詰まった時に、経験者に意見を聞いたりしたが、環境の違いからか同じ不具合を再現して説明できず適切なアドバイスを受けることができなかった