スマートフォンによる簡単な２WDカーのコントロール

＜スマホアプリによる２WDモータカーコントロール＞
     スマートフォンのBluetoothアプリを使って、２WDのロボットカーの制御を
     検討して見ました。スマートフォンのアプリとしては、AndroidとiOSで
     同じものを提供している２種類を選び、その２種類が同一のソフトで対応
     可能なものにして操作上の違い等も確認しました。その時の、状況は次の
     様なものでした。

   [スマートフォンアプリ]
    スマートフォン側のアプリとしては、Android/iOS両方に同じものが有る
    次の２つを利用しました。

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　[主要部品]
使用した部品としては下記のもので、長方形の車体にはSTM8S103Fを
円盤型の車体にはArduino Pro Miniをそれぞれ使用しました。

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　[構成]
部品を取り付けた状態の車体はそれぞれ下記の様になりました。

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     １．コントロール用スマホのアプリとしては、BLEJoystick と
            LOFI control を使用
     ２．2WDの車体としては、長方形と円盤型のものを使用
     ３．CPUとしては、長方形の車体にはSTM8Sを円盤型には
             Arduino Pro Miniをそれぞれ使用
     ４．DCモータ駆動用のHブリッジは L9110 を利用
     ５．Bluetooth-4.0のデバイスとしてはHM-10を利用
     ６．駆動用の電源は、Ni-MHを４本(1.2Vx4)にして対応
     ７．DCモータ駆動時の電圧低下補正用にDC to DC の
            ステップアップコンバータを利用

　[動作状況]

＜テスト内容＞
　動作の検証に関しては次の事を目標としました。

     １．Bluetooth-4.0のデバイスHM-10とのインターフェイスの
             動作を確認
     ２．２つのスマホアプリからのデータ出力のフォーマットを
             確認
     ３．スマホのアプリを利用してロボットカーを制御する状況を
            確認

     結果としては、ほぼ期待通りの制御ができる事を確認しました。
     ただし、２つのアプリで走行方向制御の方法が異なる為、操作に
     関しては好みがあるかと思いました。また、Bluetooth-4.0が
     簡単に利用できる事も確認できました。

　[機器の接続]

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　[Bluetoothデバイスとの接続]
     Bluetoothデバイス HM-10 のアクセスに関しては、下記の様になっていて、
     HM-10のBluetoothの無線接続が無効の場合、CPUとHM-10間のATコマンド
     が有効となりBluetoothの無線接続が行われている場合は、無線接続
     デバイスとのやりとりとなっています。その為、ATコマンドを有効に
     するためのスイッチ等は付いていません。

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      有効なATコマンドの種類に関しては、Bluetooth無線接続が無効の状態で、
      HM-10に"AT+HELP"のコマンドを送れば、有効なコマンドのリストが
      返送されます。

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　[Applicationからの出力]
    ２つのスマホのアプリケーションのデータ出力はそれぞれ異なっており、
     BLEJoystickでは１バイト毎に、LOFI controlでは画面上の６個の
     アイテムをひとつにまとめて、１２バイトのパケットで送っています。
     また、LOFI controlではアイテム毎に２バイトを割り付けており、
     最初のバイトがアイテム識別用で、次がアイテムのデータとなって
     います。

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　[ホイールの交換]
     もともと付いている駆動部分以外のホイールでは、前進と行進を切り
     替えると、車体が大きく振れるので、下記の様な別なものと交換しま
     した。これにより、前進と行進の切り替え時の振れは止める事が
     できました。

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　[DCモータ制御用PWM]
      車輪用のDCモータの駆動に関しては、モータ毎に２つの出力ポートを
      用意し、１つはレベルをもう一つはPWMとして、モータの電源を
      コントロールする様にしています。なお、CPU全てのポートがPWM
      出力用にできる訳ではないので、回転方向の切り替えに関しては、
      それぞれのポートの極性を切り替える方法で対応しています。また、
      PWMに関しては、モータの起動に、有る程度の時間と電圧が必要と
      なるため、低速時にはPWMの周波数を下げています。ただし、
      そのままではガタガタするので、目標速度に応じて、PWMの周波数も
      動的に変える様にしました。

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