SECCON 2016 online "PNG over Telegraph"

SECCON 2016 online CTFに参加された皆様、お疲れさまでした。
今回は初めて問題を作る側に参加させてもらい、たくさんの高評価を頂いてとても嬉しいです！

https://www.youtube.com/watch?v=Y6voaURtKlM

さて、このSECCON TOWERこと腕木通信の塔について、少しだけ解説をしようと思います。
(解き方については、解けたチームがWrite Upなどを公開してくれる...と思いますので)

腕木通信(Semaphore Line)は、18世紀末から19世紀にかけてフランスで考案されて使われた、世界で最初の大規模通信網です。 考案したのはクロード・シャップというフランス人で、フランスに存在する腕木通信の塔のことを「シャップの塔」と呼ぶこともあるようです。
そもそも「セマフォ(Semaphore)」や「テレグラフ(Telegraph)」という用語は、このシャップさんが考案しました。
この辺りの詳しい話は、各言語版Wikipedia(日本語, 英語, フランス語)あたりを参照してください。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%85%95%E6%9C%A8%E9%80%9A%E4%BF%A1
https://en.wikipedia.org/wiki/Semaphore_line
https://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9maphore_(communication)

この腕木通信を再現したのが、今回のSECCON TOWERです。

素材は割り箸と秋月電子で800円で売っているサーボモーター3個、制御はArduinoで行なっています。

背景には、私が撮影した桜島の写真をネットプリントでA3サイズに印刷して使っています。
DSC_4693 | 鹿児島大学教育学部より桜島を望む | Kei Yoshimura | Flickr

ちなみに土台の部分にはセ○ンカフェの紙コップを使用し、塔の質感を演出しています。

Arduinoのコードはこちら
9SQ/SECCON_TOWER: Semaphore tower (Chappe tower) made by Arduino

Serialで待ち受けるArduinoに対して、1文字ずつ文字を送ることで動作します。
送られた文字に対応する腕木の形は、基本的に フランス語版 Wikipediaに記載されているChappe Code表を基準にしています。

https://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9maphore_(communication)#/media/File:Chappe.svg

しかし、このコード表には J が存在しません。使われている腕木のパターンは 36通りしかないため、使用頻度の低い J は文献によっては I で代替されていたりしました。
とはいえ J と I が混同されると何かと不便なので、今回の SECCON TOWER では & を J として扱っています。
このことは、問題動画の冒頭で紙に書き写している文章の一部から、補完可能です。

WELCOME TO SECCON CTF.
WE HOPE YOU WILL ENJOY THE GAME.
GOOD LUCK.

これに、flagの入っている PNG 画像をBASE32エンコードして流しました。

なぜ、BASE32なのか... 前述の通り Chappe Code では、36通りの組み合わせが使われています。素直に考えると BASE36 という選択肢もあります。
しかし今回は様々な理由で BASE32 を使った方が都合が良いことが多かったので、そうしています。
(特に、冒頭の8文字をデコードするだけで PNG のシグネチャを得られるのが最重要でした)
参考: RFC 4648 - The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings


というわけで、作問者側が想定していた正攻法な解き方としては...

1. 腕木通信であることを認識し、Semaphore、Chappe towerなどのワードからChappe Code表にたどり着く
2. 50分の動画から、対応表を元に文字に戻す。(この手段は問わない)
3. BASE32デコードする
4. PNGファイルが出てくるので、開く
5. flagをget

そう。この腕木から文字を復元する作業について、手段は全く問わないのです。
画像処理が得意な人は画像処理で解くもよし、機械学習で解くもよし、人力で解くもよし。

この点について、発案者のきくちゃん先生からの熱いメッセージがあります。

時間内に効率よく文字に戻すにはどうしたらよいか、という命題に対し、各々が持てるリソースをどのように配分して投入するか。手段は問わない。
それこそが CTF における問題解決能力の腕の見せ所だと思います。
もし何らかのプログラム的な手法で解くことだけを狙うなら、動画の長さは50分程度ではなく5時間くらいにしちゃいます。
むしろ画像処理や機械学習を使わないと解けない、と思いこませることこそがミスリードでした。
人力で読むにしても、ある程度コンピュータに手助けしてもらったり、様々な工夫や手法があると思います。

私が解くとしたら... 動画から各形のフレームを取り出して、同じ形状をしているものは同じ文字として... やはり人力でやると思います。
プログラムで解くと思わせて、実は人力が最短？(かもしれない)問題なのです。

ちなみに... こんな裏話もあったり。

直前まで「PNG over Telegraph」ではなく「Semaphore」という問題名だったけど、これだとすぐに腕木通信と分かってしまい、対応表を見つけて簡単に解けるのでは？ということでTelegraphに変更されたという経緯があります

— けーいち (@9SQ) 2016年12月11日

三脚が無かったのでiPhoneをビニールテープで工具箱に貼り付けて撮影してたら、テープが緩んで少しずつ上に向いちゃったという経緯がありまして、決してわざと動くように撮ったのではありません（てへっ

— けーいち (@9SQ) 2016年12月11日

それから、今年はQRコードがなかった！！というあなた...

SECCON から QR が消えたとお嘆きのあなた。ちゃんと塔の中に隠してありますよ！

— きくちゃん (@kikuchan98) 2016年12月11日

今年のSECCONはQRコードが無かったなどと言われてますが「PNG over Telegraph」でQRコードのPNG画像を伝送しているので...😎 #SECCON

— けーいち (@9SQ) 2016年12月11日

flag の PNG画像 は QRコードなので、半分ぐらい入力すれば、それっぽい画像が得られます。
読み取りに失敗してQRコードが壊れてた？ QRコードの復元は、みなさんお手の物、ですよね！

解けた方は、ぜひWrite upを書いてくださいね！


追記：この問題について記述されているWrite upを貼っていきます。

SECCON 2016 Online CTF に参加しました (Write-up) | monolog
http://blog.monora.me/2016/12/seccon-2016-online-ctf-write-up/

SECCON 2016 予選 - /home/cympfh/
http://cympfh.hatenablog.jp/entry/2016/12/11/215023

PNG over Teregraph - TomoriNao SECCON 2016 Online
https://hackmd.io/s/SJVWBNtXx

SECCON TOWER 参加記のようなもの - Unpronounceable Name
http://tatarhy.hatenablog.jp/entry/2016/12/16/014821

SECCON 2016 Online CTF Write up PNG over Telegraph - Qiita
http://qiita.com/Liesegang/items/f6ac10b18064906a3808

トイレにRESTfulなAPIを実装してみた

あけましておめでとうございます。
プライバシーも一緒に流れるトイレから3年経ちましたが、皆様いかがお過ごしでしょうか。

お正月の三が日、昨今のIoTブームに乗るべく、私もIoTで真に豊かになるものは何かと一生懸命考えた結果、3年前と同じ部屋に辿り着いたことをご報告いたします。

前回はウォシュレットの使用状況をTwitterに投稿するというシステムでしたが、今回はウォシュレットにRESTfulなAPIを付与することで様々な機器から操作することを可能にするシステムを制作しました。

使用したのは巷で話題のESP-WROOM-02(ESP8266)と赤外線LED、上記写真のボードはオリジナルのもの。
(赤外線LEDの足がJST-PHコネクタに吸い込まれているように見えますが、良い子はLEDの足にJSTコンタクトピンを圧着したりしないように。)

このデバイスを電源に接続すると...

http://toilet.local にアクセスし、ウォシュレットを操作可能になります。

API

http://toilet.local/washlet に対して、Key cに以下のValueを設定してPOSTすると、それぞれの動作が実行されます。

Value	動作
rear	おしり
soft	おしりやわらか
bidet	ビデ
stop	停止

また、DELETEメソッドでc=bigとすると流す(大)、c=smallとすると流す(小)が実行されます。
(DELETEなのはお察し)

仕組み

まず、3年前の時に取得した赤外線リモコンコードでは正しく動作しなかったので、改めて取り直し、トイレのリモコンがどのような送信を行っているのかを再検証しました。
リモコンコードはArduino UNOに赤外線受信モジュールを接続して、IRremote Arduino Libraryのサンプルを実行して取得。
結果、流す以外の動作は2回に分けてコードを送信していることが判明。
約6ms、2.9msの送信開始リーダ部の後は、1.5msで1, 0.5msで0のデータ部が続いているのは3年前に調べたのと同じ。

あとは、この通りに38kHzで変調して赤外線LEDを発光してあげるようなコードを書いてESP-WROOM-02に焼けばOK.

コードはこちら
GitHub : 9SQ/RESTful-Toilet

上記リモコンコードのデータもリポジトリに放り込んでいますので、TOTO製トイレリモコン赤外線で遊びたい方は参考にしてください。→ washlet_command.csv

これで、トイレ中にスマホが手放せない人でも、スマホからウォシュレットの操作が可能になりました！

番外編

トイレ引き籠もりのプロに、このシステムについて伺ったところ「ライブ中にタスク切り替えしてブラウザを開くのは厳しい」とのご感想を頂いたので、これについてAndroidアプリを制作することで対処しました。

もちろん、通知領域からボタンひとつで操作可能です。

デレステ中も快適なトイレライフが実現できます。

コードはこちら
GitHub : 9SQ/RESTful-Toilet-App

実際の動作

流石にトイレに座っているお見苦しい姿を晒すわけにはいかないので、流す動作だけ...

このシステムの脆弱性として、トイレの外から使用中の人に物理的な攻撃が可能になるという問題が発見されていますが、今後修正の予定が無いことを予めここに記しておきます。

最後に、今年1年が素敵なIoT(Internet of Toilet)の年になりますよう、お祈り申し上げます。

ESP-WROOM-02でYoを送るボタンを作ってみた

今年の夏からESP-WROOM-02で色々やっているけど、よく考えたら公開できるものを何も出してなかったので簡単なものを作ってみたり。

ボタンを押すとYoが飛ぶ、という単純明快なボタンです。
誰かにYoを送るも良し、自分のusernameを設定しておいて呼び鈴にするも良し。
Li-Poと充電回路を内蔵しているので、完全ワイヤレス動作も可能。

ESP-WROOM-02周りの回路はこんな感じ。(レギュレータとLi-Po充電回路は省略)

構成は、ESP-WROOM-02(写真の緑のボードはオリジナル)と
・無接点プッシュスイッチ(コード付) (秋月電子通商)
・リチウムイオン電池充電基板(1A) [CHR4056-MCU1A] (aitendo)
・リチウムポリマー電池(3.7V/850mAh) (aitendo)

今回使った無接点プッシュスイッチはスイッチ自体に電源を入れてあげる必要がありますが、上記回路図には書いてません。
プッシュスイッチの代わりにリードスイッチやマイクロスイッチにするというのもOK。

ケースは3Dプリンターで出力。
こんな感じで収まります。(まだ裏蓋を作ってない...)

ソースコードはGithubに。
https://github.com/9SQ/esp8266-Yo-button

今回はWiFiClientSecureではなく、WiFiClientを使ってます。
本当はhttpsでPOSTすべきなのですが、まだWiFiClientSecureの動作が微妙で何故かレスポンスを受け取れなかったので、とりあえずhttpでPOSTしてます。
(通信経路が信頼できない場合は使わない方が良いですね)

仕組みとしては、単純にHTTP POSTするだけなので、宛先をYoから別のもの(IFTTTなど)に変更すれば、色々応用が利くはず...

Arduino core for ESP8266でHTTPSが叩けるようになっていた件

以前から使っている Arduino core for ESP8266 WiFi chip のStaging Version (ver. 1.6.5-1160-gef26c5f) でWiFiClientSecureが使えるようになっていました。

今まではWiFiClientではhttpしか叩けなかったのですが、これでhttpsなWebサーバにもアクセス可能です。
(以前の記事では、espconn_secure_connectを直接叩くことでhttpsなWebサーバにアクセスする方法を紹介していました)

多分、こんなコードでPOSTできるはず！
(現在やってるプロジェクトからhttpsPostの関数だけコピって持ってきたので、全体としては動作確認してませんが、関数自体は問題なく動くことを確認済み)

ちなみに、text=Hello ESP8266!とbat=現在のVCC電圧がPOSTされます。

もっとイケてるコードは examples/HTTPSRequest/HTTPSRequest.ino があるので、そちらを参考にしてください... (GitHubのAPIを叩いてJSONをパースしてる)
→ https://github.com/esp8266/Arduino/commit/2ff8aa08d478aceee39fe4147cb7fcc1eef263f1

以前の記事で、SSLライブラリを有効化して、直接ESP8266のAPIを叩くという方法でHTTPS通信した場合と同様、暗号種は以下の4種対応です。

• TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA
• TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA
• TLS_RSA_WITH_RC4_128_SHA
• TLS_RSA_WITH_RC4_128_MD5

WireSharkでパケット見た結果↓

ライブラリはlibsslではなく、axTLSという組み込み向けのSSLライブラリを使っています。

axTLS Embedded SSL

これに気づいたのも、おニュー環境のMacにArduino IDEとArduino core for ESP8266のStaging Versionを入れて、以前の記事の通りにplatform.txtの27行目に -lsslを追記しようとしていたら...

axTLSがリンクされていたので、まさか... と思いGitHubのIssuesを遡ってたら、WiFiClientSecureを追加したよ！みたいな会話があったという。

まだステージングなので色々変わるかもしれませんが、とりあえずこれでサクッとhttps使えますね。

ESP-WROOM-02でIoTデバイスっぽいものを作る(1)

前回(ESP-WROOM-02を使ってみる)の続き。

サンプルを漁ってたらCaptive Portalを使ったものがあったので、早速この機能を使って何か作ることに。
Captive Portal = APに接続したら強制的にWebページ(普通は認証ページなど)を開かせる、公衆無線LANに良くあるアレです。
そして、
1. ESP-WROOM-02をアクセスポイントにできる
2. Captive Portalが使える
3. ESP-WROOM-02がクライアントになれる
ということは...
スマホだけで家のアクセスポイントへの接続設定が出来るIoTデバイスを作れる訳です。

想定
1. 利用者がIoTデバイスの電源を入れる
2. 取説に書いてある特定のSSIDのAPが出現するので、それにスマホで接続する
3. 設定ページが自動的に立ち上がる
4. 家に既設のAPを選択し、パスワードを入力して設定
5. 自動的に再起動して、今度はクライアントとして家のLANにぶら下がってくれる

こういう物が出来れば素敵... というわけで、まずは雛形として使えそうなものを作ってみました。

9SQ/esp8266-wifi-setup (GitHub)

Arduino core for ESP8266を使っているので、前回の記事でも書いたようにArduino IDEへのボード情報の設定が必要です。

実際のスマホでの設定画面はこんな感じ。

その時のシリアルモニタはこんな感じ。

動作としては、
1. EEPROMを読みに行って、設定が存在しない場合はSetup Modeになる
2. 一旦、STA modeで周辺のアクセスポイントを検索して保存
3. AP modeに切り替えて、設定されたSSIDでアクセスポイントを立てる
4. WebサーバとDNSサーバも立てる
5. 接続してきたクライアントはCaptive Portalで設定ページに飛ばす
6. 設定ページから入力されたSSIDとパスワードをURLデコード
7. EEPROMに書き込み
8. 再起動
9. EEPROMを読みに行って、設定されたSSIDのAPに接続する
10. 接続を確立したらWebサーバを立てる
という流れです。

・設定したSSIDのAPに接続できなかったら、再びSetup Modeになります。
・設定後にシリアルモニタに出力されるIPアドレスに接続するとWebサーバが立ち上がってますが、ここにアクセスすると接続設定のリセットが可能です。

あとは、これにセンサーなどを接続してあげれば、同一LAN内からブラウザで値を覗いたり、外部のサーバにデータを定期的に送るようなデバイスが作れると思います。

実はまだ手を入れるところ（接続確立後に何らかの問題で接続断したときの再接続処理など）が結構残っているので、ぼちぼち修正する予定...と並行して次回は実際に何か作ってみたものを載せようと思います。

ESP-WROOM-02を使ってみる

たいへん出遅れました！
今更ながらESP-WROOM-02をゲットできたので、先人の日本語による資料の恩恵を受けながら、サクッと使ってみます。

ちなみに、aitendoで買いました。2個パックが1100円(税別)。
秋月電子だとbreakout boardが売って無くてつらいのですが、aitendoだと1個120円で売ってます。
スイッチサイエンスだとモジュールが1個あたり864円、ピッチ変換が162円なので、たぶんネットで買える店の中ではaitendoが最安っぽいです。10個以上買うと秋月の方が安くなりますが。(2015年8月25日現在)
#スイッチサイエンスさんは学校とかで買いやすいので、研究などで買うときは使ってます。

aitendo
Wi-Fiモジュール(技適マック付き/2PCS) [ESP-WROOM-02P] 1100円(税別)
WiFiモジュール変換基板(A) [IFB1518-A] 120円(税別)
WiFiモジュール変換基板(B) [IFB1518-B] 120円(税別)

秋月電子通商
Wi-Fiモジュール ESP-WROOM-02 [ESP-WROOM-02] 550円(税込)

スイッチサイエンス
ESP-WROOM-02 Wi-Fiモジュール 864円(税込)
ESP-WROOM-02ピッチ変換済みモジュール《フル版》 ボードのみ 162円(税込)
ESP-WROOM-02ピッチ変換済みモジュール《シンプル版》 ボードのみ 162円(税込)

さて、注文して届いたモジュールをbreakout board(ピッチ変換基板)にハンダ付けします。
今回はaitendoの変換基板(A)と(B)を1個ずつ買ったので、どっちも付けて比較。
温調ハンダごてだと引きハンダで綺麗に付けやすい。

ブレッドボードに刺すときは2枚を跨がせるか、基板の下をジャンパワイヤーで配線すれば良し。

上の写真では、LED(GPIO4)と気圧センサーLPS25H(SDA=GPIO12, SCL=GPIO14)を接続しています。
ボタンの青がRST、黄色がGPIO0に繋がっているので、黄色を押しながら青を押すとUART Download Modeに入ります。

あとは、先人たちの資料を読みながら、今回はArduino IDEでプログラムを書いていきます。

ググれば色々出てきますが、この辺りが参考になりました。
「ESP-WROOM-02」をArduinoで開発 - おかゆ日和
ESP8266 - ESP-WROOM-02 の Arduino 環境で I2C 制御 - Qiita
ねむいさんのぶろぐ | 技適マーク付きESP8266モジュール ESP-WROOM-02 を使ってみる

LEDのON/OFFをブラウザから操作するのは、サンプルのESP8266WiFi → WiFiWebServerで実現できました。
気圧計は、通常のArduino向けに書かれたコードと、WiFiWebServerを組み合わせて簡単に作れます。

気圧計LPS25HをArduinoで読み取るコードは以下が使えると思います。
Arduinoで遊ぶページ | 大気圧・温度センサモジュールの実験

Raspberry Piで読み取るコードを以前Pythonで書いていたので、これも処理の流れの参考にできるかな。
9SQ/raspi_lps25h.py | Raspberry PiとLPS25Hで気圧取得

ちなみに、I2CはSCLをGPIO14にすればSDAはどのピンでも良いみたいです。
上記Qiita投稿ではSDAをGPIO4に繋げてるみたいですが、私はGPIO12でも動きました。
データシートではGPIO2がSDAになってるんですが、ここは起動時にプルアップしないといけないので、使わなくていいなら使わない方が楽。

GPIOについては、4, 5, 12, 13, 14, 16が使えるよーっという投稿をどこかで見かけた気がしますが、実際には0, 2, 15, 1(U0TXD), 3(U0RXD)も使えます。
ただし、これらのピンは起動時、プログラミング時に使用するピンなので使う際は工夫が必要です。

というわけで、そういうのを踏まえてESP-WROOM-02用のPINOUT DIAGRAMを作ってみました。

PDF版ダウンロード (893KB)

修正ポイントがあったら、記事へのコメントなどで教えてください。
ライセンスはCC0です。(いろんな所で使いやすいように)
著者表記・バックリンク不要ですが、してくれたらそれはそれで嬉しいのでお好みでどうぞ。
※PDFへの直リンクはダメです。

続き→ ESP-WROOM-02でIoTデバイスっぽいものを作る(1)
続き2→ ESP8266のSSL clientについて
続き3→ ESP-WROOM-02でYoを送るボタンを作ってみた

RC-S620/SでTargetとして動作させる

SONYのFelicaリーダー・ライターRC-S620/Sで、Targetとして任意のカードのように振る舞う方法。

ArduinoとRC-S620/Sの接続方法は ArduinoにRC-S620/Sを接続する方法 などの記事を参考にしてください。

Targetとして動作させる方法については Arduino+RC-S620/SでPollingに任意のIDmで応答させる など、できたという報告はありますが、肝心のコードが無いので書いてみました。

SONYが公開している RC-S620/Sコマンドリファレンスマニュアル＜簡易版＞ Page 47のTgInitTargetを忠実に実装しただけです。

以下、元のライブラリ(SONYが公開しているもの)からの差分のみを記載します。
おそらくmbedなど向けのライブラリでも同様の追加で動くはず...

一番最後のコードはArduinoでのスケッチです。
IDm、PMm、System Codeの部分を適宜変更してください。

送信の際、37バイトとしているのに、繋げていったデータのトータルが35バイトしか無いのは仕様です。
(最後のNFCID3tは本来10バイト必要なので、お尻の2バイトは0埋め)

ATtiny85で赤外線シリアル通信

前回、前々回の続き。
赤外線LED(OSI5FU5111C-40)とフォトトランジスタ(L-51ROPT1D1)を使ったシリアル通信をATtiny85で実現させます。
さらに、このATtiny85とArduinoをI2Cで接続し、I2C-赤外線通信コンバーター化します。

構成はこんな感じ。

ATtiny85の各ピンは以下の通り。

pin1 - RESET
pin2 - Serial RX (from フォトトランジスタ)
pin3 - Serial TX (to 赤外線LED)
pin4 - GND
pin5 - I2C SDA (Arduino A4)
pin7 - I2C SCL (Arduino A5)
pin6 - not used(D1)
pin8 - VCC

pin6が空いているので、更に何か追加することもできますが、今回は未使用。

ATtiny85をArduinoとして扱う方法は「Programming an ATtiny w/ Arduino 1.0」 を参考にしました。
書き込みはaitendoで購入し、以前の記事でファームウェアのアップデートを行ったUSBasp-Bを使用。
ATtiny85は内蔵RC 8MHz駆動です。

プログラムは以下の様な感じ。(たぶんもっとキレイに書けるはず...)

#include <SoftwareSerial.h>
#include "TinyWireS.h"

#define I2C_SLAVE_ADDR  13
#define IR_RX 3 // pin2
#define IR_TX 4 // pin3

SoftwareSerial irPort(IR_RX, IR_TX, false);

void receiveEvent(uint8_t a) {
  int i = 0;
  char c;
  char buf[100];
  if (TinyWireS.available()) {
    while(TinyWireS.available()){
      c = TinyWireS.receive();
      buf[i] = c;
      i++;
      buf[i] = '\0';
      delay(2);
    }
    irPort.write(buf);
  }
}

void requestEvent() {
  if(irPort.available()){
    char c = irPort.read();
    if(c!=255)
      TinyWireS.send(c);
  }
}

void setup() {
  TinyWireS.begin(I2C_SLAVE_ADDR);
  irPort.begin(1200);

  TinyWireS.onReceive(receiveEvent);
  TinyWireS.onRequest(requestEvent);
}

void loop() {

}

Arduino UNO側はこんな感じ。

#include <Wire.h>

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
}

void loop(){
  if(Serial.available()){
    int i = 0;
    char c;
    char buf[100];
    while(Serial.available()){
      c = Serial.read();
      buf[i] = c;
      i++;
      buf[i] = '\0';
      delay(2);
    }
    Wire.beginTransmission(0); //broadcast
    Wire.write(buf);
    Wire.endTransmission();
  }

  Wire.requestFrom(13,1);
  if(Wire.available()){
    byte b = Wire.read();
    if(b!=0xff && b!=0x0a && b!=0x00)
      Serial.write(b);
  }
}

これで、一番上の写真のように向かい合わせにして赤外線通信ができます。
UNO側のコードでbroadcastにしているのは訳があって、このあとATtiny85を複数個ぶら下げる予定。

続・赤外線LEDとフォトトランジスタでシリアル通信

前回の続き。
赤外線LED(OSI5FU5111C-40)とフォトトランジスタ(L-51ROPT1D1)を使ったシリアル通信。
今回は、送受信×2で双方向(全二重)通信を実現させます。

構成は...
PC <---Serial---> Arduino <---赤外線---> Arduino <---Serial---> PC
こんな感じ。

前回のものを一体化して、以下のようにする。

これを2個用意し、互い違いになるように向かい合わせて配置。

プログラムは以下の通り。

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial irPort(10, 11, false);

void setup() {
  irPort.begin(1200);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int i = 0;
  char c;
  char buf[100];
  if(Serial.available()){
    while(Serial.available()){
      c = Serial.read();
      buf[i] = c;
      i++;
      buf[i] = '\0';
      delay(2);
    }
    irPort.print(buf);
  }

  if (irPort.available())
    Serial.write(irPort.read());
}

最初はSerialから赤外線へ渡す部分を

if (Serial.available()) {
    irPort.write(Serial.read());
}

こんな感じにしていたけど、これだとループの早さにSerial.readが追いつかないっぽい。
abcdefgと送るとabcgになる等、データが途中で抜けたりするので一旦バッファに全部溜めてからprintするようにしました。
ちなみに、上記コード中のdelay(2)を取ると、途中が抜けたり最初の3文字くらいしか取れない現象が発生するので、やはりSerial.readが原因の模様。
当初のコードのirPort.writeの前行にdelayを入れるのも試してみたが、10msくらいにしないとダメだったので、バッファに溜めた方が早いかなと。

上記写真のような配置で距離を離して双方同時に送信すると、互いが干渉して文字抜けや化けが発生するので、実際は間に遮蔽を入れるなどの工夫が必要。
試しに紙を1枚入れてみたら安定して通信できました。

赤外線LEDとフォトトランジスタでシリアル通信

久々のArduinoネタ。
赤外線LED(OSI5FU5111C-40)とフォトトランジスタ(L-51ROPT1D1)を使ってシリアル通信をする。
最終的にATtiny85に載せる計画なので、SerialではなくSoftwareSerialを使っています。

送信側はこんな感じ。
普通のLEDと同様に抵抗1本を入れる。

受信側はこんな感じ。
トランジスタ(2SC1815)を入れてD10に接続。

これを向かい合わせにして、配置する。

プログラムは以下のような感じ。
・送信側

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial sender(10, 11);

void setup() {
  sender.begin(1200);
}

void loop() {
  sender.println("Hello World!");
  delay(1000); 
  sender.println("1234567890");
  delay(1000);
  sender.println("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
  delay(1000); 
}

・受信側

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial receiver(10, 11, false);

void setup() {
  receiver.begin(1200);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  if (receiver.available()) {
    Serial.write(receiver.read());
  }
}

送信側のプログラムは、「Hello World!」→「1234567890」→「a〜z」を1s毎に出力、受信側は赤外線で受け取ったデータをSerialにそのままフォワーディングするような感じ。
仕組み的には独自のプロトコルではなく、Serial(SoftwareSerial)を使っているので特に複雑な訳でもなくサクッと使えるのが利点。

環境にもよると思いますが、この構成だと約20cmくらいまで離しても通信できました。
通信距離を伸ばすには赤外線LEDの球数を増やす、電圧を上げる(もちろん高出力タイプに置換した上で)等で出力を強くする必要あります。

次の記事では送受信×2で双方向(全二重)を実現させます。

New Style Collection / かごしまITフェスタ

告知しますと言いながら事後報告になってしまいましたが... 鹿児島市主催のかごしまITフェスタにて色々やったのでご報告。
#ファッションショーなのにダサい格好で登壇しているっていうツッコミは勘弁;;

今回は、鹿児島県内の女子大生によるファッションショー企画団体Lilyとコラボして、音と光のファッションショーというものに協力させていただきました。

モデルが何らかの決めポーズ的なものをすると、それに合わせて効果音が流れるというものを製作。
技術的には、Arduino Fioと加速度センサ(ADXL345)、XBee Pro(ZigBee)で体(主に腕)のモーションを取得して送信＆PCで受信、Processingで処理してモーション毎に音を鳴らすという仕組み。

コードに関しては色々と突貫で作ってる部分が多いので、時間が出来たら少し書き直して気が向いたら公開しようかなぁ...っと思っています。

Web系が大忙しで電子工作から離れつつある今日この頃...
そろそろニコ技にも進出したいところなので、ネタ探し中です。

PICでBluetooth SPP - UARTコンバータ

BluetoothのSPPが使えるモジュール、技適マーク付きの物を買うと5000円以上したりします。
これを市販のUSBドングル型Bluetoothモジュールを使ってなんとかしようというネタ。

使うのはPIC24FJ64GB002というUSB OTGが使えるマイコンで、今のところ買えるのはRSやDigiKeyを除いて共立電子のみ。

回路はこんな感じでOK
USBコネクタ部分の配線がよく分からない順番になってますが、実際は
1 - VCC
2 - D- (図の茶色線)
3 - D+ (図の黄色線)
4 - GND
という感じでAメスコネクタと配線してください。

電圧は3.3V。
PicKit3から電源供給する際はプロジェクトのプロパティから電源供給をONに。(MPLAB X)
Arduinoのシールド化する際は3.3Vから引きます。
(本当はあんまり良くないけど)RX/TXは直でArduinoと接続しても問題なし。

実際に使う場合は、右上のFTDI breakooutが繋がってるRX、TX、GNDをUART通信したいデバイスに接続します。

Arduinoと接続してAndroidとSPPで通信している様子。
ここでは、ONと送るとArduinoの13番pinのLEDが点灯、OFFと送ると消灯というスケッチをArudinoに書き込んでいます。

PIC側のプログラムは、hrdakinori氏のPIC24F_btstackをベースに、UARTからの受信をBuetooth SPPに渡すコードを追加すればOKです。

具体的にはこんな感じで、まずbt_spp.cのbt_spp_recive_callbackを以下の様な感じに。

int bt_spp_recive_callback(uint16_t channel, uint8_t *packet, uint16_t size)
{
 packet[size] = 0;
        
        //SPP to UART
        UART2PrintString(packet);
        
 return 0;
}

更に、main.cのsw_processを以下の様な感じに。

static int sw_process(struct data_source *ds)
{
    if(IFS1bits.U2RXIF == 1){
 char text[100]={0};
        int i = 0;
        char c = 0;

        while(1){
            while(U2STAbits.URXDA) {
                c = U2RXREG;
                text[i] = c;
                i++;
            }
            if (c == '\n') break;
            else if(c == 0) break; // if UART no Connect, break while(1)
        }
        text[i] = 0; //

        //UART2PrintString(text); //debug and callback

        //Bluetooth Send
        bt_spp_send((uint8_t*)text,strlen(text));

        IFS1bits.U2RXIF = 0;

 if ( U2STAbits.OERR) {
  U2STAbits.OERR = 0;
 }
    }
 return 0;
}

あと、コンパイル時にundefined reference to packet_handlerが出るので、btstackのhci.c内のstatic void packet_handlerをvoid packet_handlerに変更します。

PICとのシリアル通信は57600bpsで、Bluetooth側は特に制約は無い(はず)。

こんな感じでSwitch Scienceさんのバニラシールドに載せてしまえば、Arduino UNOやMEGAのシールドとして普通に使えます。