先日のエントリではRaspberry Pi Pico（以下Pico）でLチカの次の段階ということでUSBデバイス（キーボード）を作ってみました。そのときの開発環境はWindowsPCにVisual Studio Codeをインストールして、USBストレージとして見えるPico（MicroPython環境設定済み）のファイルを編集するというようなものでした。それでも割と問題ないのですが、折角Picoを使っているので、開発環境すべてをRaspberry Pi印でそろえるっていうのはどうだろうかと考え、今回のこのようなものを書いてみました。
Raspberry PiとPicoがあれば格安で開発できるんじゃね？という安易な考え方ではありますが、子どもたち向けにやるにはかなり価格的なハードルが下がるのかなという観点でもあります。
では、現時点（2021年6月）での開発環境を見てみようと思います。
過去エントリー参考
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（2021.06.11）コードの記述が短縮できたので追記しました
少し前からRaspberry Pi Pico（以下Pico）のネタを書いていますが、そろそろやろうとしていた、キーボード化に挑戦してみます。
んで、とりあえずはマクロキー化をする感じで考えていましたが、少しネタっぽい感じで「くぁｗせｄｒｆｔｇｙふじこｌｐ」というフレーズを1キーで入力できる、バカキーボードを作ってみることにします。基本的なプログラミングに関しては、ほぼ同じなので、これを見ながら自分のお好みのものを作ってもらえればと思います。
早速、その過程を記載していこうと思います。
以前のエントリーではREPL環境でのインタプリタでLチカを行っていましたが、今回はファイルにMicroPythonのコードを書いて実行していこうと思います。PicoをUSB接続するとストレージとして認識されるのでその中にあるcode.pyを編集していくことになります。
※RaspberryPiで開発環境を整えるためにThonny Python IDEやMU Editorを使おうかなと思ったのですが、普通にUSBストレージ内のファイルをVisual Studio Codeで編集して保存するだけで開発できたので、そのまま開発していこうと思います。RaspberryPiでの開発環境については別のエントリーで言及しようかと
USBストレージ内のcode.pyというファイルを編集するだけでファイルの中身が自動的に実行されます。ネット情報ではmain.pyというファイルでもいいのかなと思ったのですが、code.pyのほうが優先されるようです。
まずはLチカを行ってみます。本体のLEDのはGP25として定義されています。ではこのLEDを点灯させるコードを書いていこうと思います。
本体LEDを使用してLチカ
import digitalio from board import * import time led = digitalio.DigitalInOut(GP25) led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT while True: led.value = True time.sleep(0.1) led.value = False time.sleep(0.1)
上記のコードで本体のLチカを行うことができます。基本的にはIOピンを出力設定をして、on/offを設定するだけで点滅ができます。
本体上のLED位置
Lチカの様子 youtu.be
そこまで難しくはありません。
バカデバイスとはいっても自作キーボードなのでやっぱりボタンが必要です。そこでタクトスイッチをIOに接続して、それを押したらLEDを点灯させてみます。
GP13ピンにタクトスイッチを接続して、プルダウンモードで動作をさせます。（押したときにON＝Trueになる）
今回は少し大きめのタクトスイッチがあったので、それを使ってみました。もちろん一般的なタクトスイッチでも動作には問題ありません。
タクトスイッチを押すと本体のLEDをLチカさせる
import board import digitalio led = digitalio.DigitalInOut(board.GP25) led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT button = digitalio.DigitalInOut(board.GP13) button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.DOWN) while True: led.value = button.value
動作の様子
あともう少しでキーボードが完成になります。
PicoをUSBキーボード化するにはライブラリが必要になります。USBストレージのlibディレクトリにAdafruit HID Libraryをコピーすることでライブラリのインストールができます。
ライブラリに関しては以下のリンクからダウンロードできます。CircuitPythonのバージョンによってファイルが異なるので、導入したバージョンをみてファイルをダウンロードして展開を行ってください。
自分は以下のuf2ファイルを使用してMicroPython環境を作成したのでBundle Version 6.x側をダウンロードしました。
ダウンロードが終わったら、展開をしておきましょう。ライブラリもかなり大量のファイルがあるのでかなりサイズが大きいです。
PicoへライブラリーをコピーUSBのデバイス化をおこなうライブラリは先程のファイルを展開した中のadafruit_hidフォルダがあるので、USBストレージのlibフォルダにコピーします。他所の情報ではコピーするとは書いてあったのですが、ファイル単体なのかフォルダごとなのかがわからない記述も多かったのですが、試したところ「フォルダごとコピーすればOK」だったようです。
コピー後のツリー表示は以下のようになっていれば動作します。
USBのHIDドライバもかなり種類がありますね。
ライブラリファイルのコピーが終わったらあとはcode.pyを以下の様に編集していきます。
先程のタクトキーを押したらLEDが点灯するというのにキー操作を行う処理を追加すればほぼ終わりです。
タクトスイッチを押すと、キーボードで「くぁｗせｄｒｆｔｇｙふじこｌｐ」を入力する（入力中は本体のLEDを点灯させる）
import time import board import digitalio import usb_hid from adafruit_hid.keyboard import Keyboard from adafruit_hid.keycode import Keycode def keyInput(keycodeName): keyboard.send(keycodeName) keyboard = Keyboard(usb_hid.devices) led = digitalio.DigitalInOut(board.GP25) led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT button = digitalio.DigitalInOut(board.GP13) button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.DOWN) led.value = False while True: if button.value: led.value = True # 日本語変換モードに切り替える # keyboard.send(Keycode.ALT, Keycode.GRAVE_ACCENT) keyInput(Keycode.Q) keyInput(Keycode.A) keyInput(Keycode.W) keyInput(Keycode.S) keyInput(Keycode.E) keyInput(Keycode.D) keyInput(Keycode.R) keyInput(Keycode.F) keyInput(Keycode.T) keyInput(Keycode.G) keyInput(Keycode.Y) keyInput(Keycode.H) keyInput(Keycode.U) keyInput(Keycode.J) keyInput(Keycode.I) keyInput(Keycode.K) keyInput(Keycode.O) keyInput(Keycode.L) keyInput(Keycode.P) keyInput(Keycode.ENTER) # 日本語変換モードから英数モードに切り替える # keyboard.send(Keycode.ALT, Keycode.GRAVE_ACCENT) led.value = False
adafruit_hid.keyboard()の引数にキーの名前をしてすればキーモード入力ができます。以下が参考になります。
キーコードは以下が参考になると思います。
ちなみに今回は入力時には日本語入力モード変換にしてあるという前提で処理を記述しています。もし英数入力モードから日本語入力モードに変換する部分も入れたい場合にはコメントアウトしている部分を処理に入れてください。日本語109キーボードにある【全角/半角】キーは使えないので、USキーボード同様に【ALT】キー＋ 【`】キーで日本語入力モードに変えています。この処理がトグルなので、元の状態関係なく日本語入力にして元に戻すにはWindowsの場合はIMEなどの設定を変更する必要があります。（ちょっと面倒）
あと【｀】はバッククォートだと思っていたのですが、キーコードとしてはGRAVE_ACCENTを使うようです。
では動作させてみます。
追記（2021.06.11）先程のコードではいちいち1つのキーを押下するのにコードを書いていましたが、さすがにこれではコードが大量になってしまいます。そこで、USB_HIDにあるキーボードレイアウトというモジュールadafruit_hid.keyboard_layout_usを使用することで、キーコードの指定ではなく文字列を引数にすることで簡単に入力ができます。特殊キーの同時入力はできませんが、シフトキーなど押しながらの入力に関しては文字を判別してキーコードを判別してくれるのでかなり記述は楽になります。
adafruit_hid.keyboard_layout_usモジュールを使用して書き直す
import time import board import digitalio import usb_hid from adafruit_hid.keyboard import Keyboard from adafruit_hid.keycode import Keycode from adafruit_hid.keyboard_layout_us import KeyboardLayoutUS #追加部分 def keyInput(keycodeName): keyboard.send(keycodeName) keyboard = Keyboard(usb_hid.devices) layout = KeyboardLayoutUS(keyboard) #追加部分 led = digitalio.DigitalInOut(board.GP25) led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT button = digitalio.DigitalInOut(board.GP13) button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.DOWN) led.value = False # 「くぁｗせｄｒｆｔｇｙふじこｌｐ」キーボード while True: if button.value: led.value = True # 日本語変換モードに切り替える # keyboard.send(Keycode.ALT, Keycode.GRAVE_ACCENT) layout.write('qawsedrftgyhujikolp\n') #変更部分 # 日本語変換モードから英数モードに切り替える # keyboard.send(Keycode.ALT, Keycode.GRAVE_ACCENT) led.value = False
これでかなりコードが短くなりました。あくまでもキーコードに関してはUS配列のキーボードのものを踏襲するので日本語109などとキーの刻印が違うときには少し挙動が変わるので注意が必要かもしれません。
PicoをキーボードエミュレーションさせることでUSBキーボードにすることができました。タクトスイッチにキーバインドを割り当てることで目的のマクロキーボードを作る事ができます。キーボード以外にもHIDデバイスである、ゲームパッドデバイスにすることやマウスとしても使用することができるので、ちょっとしたデバイスならすぐできてしまうのかも。
ゲームなどのキーボードを複数使うような操作もこれならできちゃいそうです。チート行為になる可能性があるのでその辺りは注意してください。
せっかく作った「くぁｗせｄｒｆｔｇｙふじこｌｐ」キーボードですがそう使う機会はなさそうですけどねｗ
参考
前回のエントリでは、Raspberry Pi Pico（以降Picoと呼ぶ）をMicroPython環境で開発できるように設定をしました。
このままMicroPython環境のままでもいいのですが、ArduinoIDEでも開発したいなあと思ったときに元に戻せないのは結構痛いです。そこで、元にちゃんと戻すことができるのか確認してみようと思います。あまり、そのあたりのことを書いたものがなかったので、本当に戻るのかなと不安もありましたし。
実は3枚セットで購入していたので初期状態のものも手元にあるので比較は簡単でした。 では、実際に行ってみます。
続きを読む今更ながらRaspberry Pi Picoが手元に届いたのでちょっと触ってみたいと思います。発売当初に日本からだと入手性が悪いかな～と思って海外サイトで購入したのですが、届いたのが日本発売の2ヶ月以上後だったのは悲しい思い出でした。せっかく届いたので個人的にはこれを使用してショートカット的なキーボードを作ってみたいと思っています。近いものとしては以下のような商品になるかなと思います。
ここまでのものでなくても、遊舎工房さんでも以下のような商品があるので、こちらを使うという手もあるかなと思います。
そこをあえてRaspberry Pi Picoで自作してみるという感じでしょうか。ただ、単にArduinoIDE環境をつかって開発を行っても新しい学びはなさそうなので（？）今回はMicroPythonを使用する環境でやってみたいと思います。
今回は環境設定の（その1）という感じでMicroPythonのREPL環境を設定してみます。公式サイトの以下のページを参考にして設定を行いました。
https://www.raspberrypi.org/documentation/rp2040/getting-started/
すでに、結構な方がRaspberry Pi Pico（以下Pico）のエントリーを書いていると思いますが、Picoの主な機能は次のようになっています。
あの値段でここまでの機能が搭載されていると思うと、本当に安いなあと思います。
以下のリンクで機能詳細が記載されたpdfファイルがあるのでこちらもチェックです。
Dockerコンテナ側からホストOS側のプログラムと通信をしたいなあと思うことがあったので、ちょっと調べて見ました。もちろん、Docker側のネットワークIPを指定すれば、アクセスできますけどもう少し簡単したいなあと思ってのことです。
Docker Desktop for WindowsやDocker Desktop for Macでしか使えないらしいですが、Dockerコンテナ側のOSからhost.docker.internalを名前指定してアクセスするとDocker Desktop側のホストOSと通信を行うことができるようです。
これが求めていた機能だった感じですね。さすがにIPアドレスを覚えるというのは現実的ではないですし。
まずはホスト側でHTTPサーバを起動したいのでpython3のワンライナーを使って起動しておきます。ローカル側からcurlコマンドでアクセスするのも確認しておきます。
ホスト側でHTTPサーバを起動
PS> python3 -m http.server 8080
続いてはDockerのコンテナを起動します。今回はほとんど機能が必要ないのでalpineのイメージを使用して起動しています。
コンテナ側のOSを起動
PS> docker run -it --rm alpine
OSが起動したらcurlをインストールしてから、host.docker.internalにアクセスを行います。
PS> docker run -it --rm alpine # apk add curl # curl http://host.docker.internal:8080/
もちろん、pingコマンドからでもちゃんとアクセスできています。
/etc/hostsファイルを起動オプションを使って変更し、アクセスを行う2つ目の方法としては
dockerコマンドの起動オプションに以下のオプションスイッチを追加することで、/etc/hostsファイルにlocalhostの名前でホスト側のDockerネットワークのIPアドレス追加することできます。
※ 追加するオプション
--add-host=localhost:【ホスト側のDockerネットワークのIPアドレス】
Dockerホスト側のネットワークのIPアドレスが172.28.224.1だった場合の実行例
PS> docker run -it --rm --add-host=localhost:172.28.224.1 alpine
あまりlocalhostに固執する理由が自分にはわからないのですが、開発上の理由はあるのかなと思うのでこうしますが、もちろん別のホスト名をつけることも可能です。
Dockerホスト側の名前をtest.devとして、ネットワークのIPアドレスが172.28.224.1だった場合の実行例
PS> docker run -it --rm --add-host=test.dev:172.28.224.1 alpine
先程と同様にアクセスのテストを行ってみます。まずはpython3でワンライナーのサーバーを起動しておきます。
あとはコンテナを先程のオプションをつけて起動します。
PS> docker run -it --rm --add-host=test.dev:172.28.224.1 alpine # apk add curl # curl http://test.dev:8080/
アクセス後のホスト側のHTTPサーバーのログを確認するとちゃんとアクセスができています。
Dockerコンテナ側からホスト側のアプリへのアクセスは問題なくできるようになりました。やっぱり簡単なのは、ホストOS側の環境の制限はありますが、host.docker.internalを使ってのアクセスでしょうか。IPアドレスを覚えなくて良い点が利点です。
あとはコードへの埋め込みなどを考えるのであれば/etc/hostsを変更してのホスト名を変える手もいいのかなと思います。
