M5Stack（Arduino）とPC（Python）でUDP通信する方法 -雛形ソースコードあり-

こんにちは。

現役エンジニアの”はやぶさ”@Cpp_Learningです。

前回、M5StackとスマホをUDP通信するアプリの作り方・使い方の記事を書きました。

M5Stackでスマホの各センサ値を取得する -加速度・ジャイロ・GPSまるっとGET-

【M5Stack】無線通信でスマホの各センサ値を取得する -加速度・ジャイロ・GPSまるっとGET-M5Stackとスマートフォン（iPhone/Android）を無線通信（UDP）で接続して、スマホの各センサ値（加速度・ジャイロ・GPSなど）を取得する汎用的なアプリを作りました。アプリの使い方やソースコードを公開するので、自由な発想で楽しんでほしいです。...

今回は、スマホではなくPCとUDP通信するM5Stackアプリを作りました。

深層学習などの負荷が大きい演算はPC（Python）にやらせて、演算結果をM5Stackに送信して、ごにょごにょ…

みたいなことが出来ると面白そうなので、送信側のソースコードはPythonで作成しました。

本記事で、受信側（Arduino）と送信側（Python）の両ソースコードを紹介します。

Contents

1 UDP通信用ネットワーク
2 M5Stackアプリのソースコード -UDPデータ受信-
3 Pythonソースコード -UDPデータ送信-
4 M5StackとPCのUDP通信テスト
5 【応用】おしゃべり代行アプリ（UDP版）を作る
6 まとめ

UDP通信用ネットワーク

今回、通信テストのために構築したネットワークの概要は以下の通りです。

ホームルータやスマホなどをアクセスポイントとしたネットワークを構築し、UDPで通信します。

【ネットワーク概要】

アクセスポイント：ホームルータまたはスマホ（※1）
UDPデータ送信側：Python環境構築済みPC
UDPデータ受信側：M5Stack（※2）

（※1）ホームルータおよびiPhoneXのテザリングでテストしました
（※2）M5Stack Grayを使いました

M5Stackアプリのソースコード -UDPデータ受信-

M5StackでUDPデータを受信するアプリについては、以下の記事で説明しています。

この記事のソースコードをシンプルに通信のみを行うコードに改良します。

#include <M5Stack.h>
#include <WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>

#define N 1024

const char* ssid     = "yourssid";
const char* password = "yourpassword";
const int port = ****;

// The udp library class
WiFiUDP udp;

void print_wifi_state(){
	M5.Lcd.clear(BLACK);  // clear LCD
  	M5.Lcd.setTextColor(YELLOW);
  	M5.Lcd.setCursor(3, 3);
	M5.Lcd.println("");
	M5.Lcd.println("WiFi connected.");
	M5.Lcd.print("IP address: ");
	M5.Lcd.println(WiFi.localIP());
	M5.Lcd.print("Port: ");
	M5.Lcd.println(port);
}

void setup_wifi(){
	M5.Lcd.setTextColor(RED);
    M5.Lcd.setTextSize(2);
    M5.Lcd.setCursor(3, 10);
    M5.Lcd.print("Connecting to ");
    M5.Lcd.println(ssid);

	// setup wifi
    WiFi.mode(WIFI_STA);  // WIFI_AP, WIFI_STA, WIFI_AP_STA or WIFI_OFF
    WiFi.begin(ssid, password);
	// WiFi.begin();

	// Connecting ..
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(100);
        M5.Lcd.print(".");
    }

	// print state
    print_wifi_state();

    udp.begin(port);
}

void setup() {
	M5.begin();

	// setup wifi
	setup_wifi();
}

void loop() {
	char packetBuffer[N];
	int packetSize = udp.parsePacket();

	// get packet
	if (packetSize){
		int len = udp.read(packetBuffer, packetSize);
		if (len > 0){
			packetBuffer[len] = '\0'; // end
		}

		// print param
		M5.Lcd.clear(BLACK);
  		M5.Lcd.setCursor(3, 3);
		M5.Lcd.setTextColor(GREEN);
		M5.Lcd.println(packetBuffer);
	}
}

#include <M5Stack.h>

#include <WiFi.h>

#include <WiFiUdp.h>

#define N 1024

const char* ssid = "yourssid";

const char* password = "yourpassword";

const int port = ****;

// The udp library class

WiFiUDP udp;

void print_wifi_state(){

M5.Lcd.clear(BLACK); // clear LCD

M5.Lcd.setTextColor(YELLOW);

M5.Lcd.setCursor(3, 3);

M5.Lcd.println("");

M5.Lcd.println("WiFi connected.");

M5.Lcd.print("IP address: ");

M5.Lcd.println(WiFi.localIP());

M5.Lcd.print("Port: ");

M5.Lcd.println(port);

}

void setup_wifi(){

M5.Lcd.setTextColor(RED);

M5.Lcd.setTextSize(2);

M5.Lcd.setCursor(3, 10);

M5.Lcd.print("Connecting to ");

M5.Lcd.println(ssid);

// setup wifi

WiFi.mode(WIFI_STA); // WIFI_AP, WIFI_STA, WIFI_AP_STA or WIFI_OFF

WiFi.begin(ssid, password);

// WiFi.begin();

// Connecting ..

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(100);

M5.Lcd.print(".");

}

// print state

print_wifi_state();

udp.begin(port);

}

void setup() {

M5.begin();

// setup wifi

setup_wifi();

}

void loop() {

char packetBuffer[N];

int packetSize = udp.parsePacket();

// get packet

if (packetSize){

int len = udp.read(packetBuffer, packetSize);

if (len > 0){

packetBuffer[len] = '\0'; // end

}

// print param

M5.Lcd.clear(BLACK);

M5.Lcd.setCursor(3, 3);

M5.Lcd.setTextColor(GREEN);

M5.Lcd.println(packetBuffer);

}

これが『M5StackでUDPデータを受信ときの雛形コード』になります。

シンプルな雛形コードは、様々なアプリに組み込み易いので、とても便利です。

Pythonソースコード -UDPデータ送信-

PythonでUDP通信するソースコードについては、以下の記事のコードがそのまま使えました。

PythonによるUDP通信｜Qiita

この記事で送受信のコードを紹介していますが、今回使うのは送信側のコードのみです。

from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM

ADDRESS = "192.168.2.3" # M5Stack address
PORT = 5555

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

while True:
    msg = input("> ")
    s.sendto(msg.encode(), (ADDRESS, PORT))

s.close()

from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM

ADDRESS = "192.168.2.3" # M5Stack address

PORT = 5555

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

while True:

msg = input("> ")

s.sendto(msg.encode(), (ADDRESS, PORT))

s.close()

このコードを”udpy.py”というファイル名で保存しました。

M5StackとPCのUDP通信テスト

以下の手順でM5StackとPCの通信が行えます。

【M5Stack-PCのUDP通信の手順】

「UDP通信アプリ」をインストールしたM5Stackの電源ON
PCのターミナルからudpy.pyを起動
ターミナルにキーボードから文字入力

私が通信テストしたときの様子が以下です。

M5StackとPCのUDP通信テスト
PC側の言語はPythonです pic.twitter.com/dA8E7igfoa

— はやぶさ (@Cpp_Learning) August 28, 2019

【応用】おしゃべり代行アプリ（UDP版）を作る

雛形コードの紹介だけだと、あまり面白くないので…ちょっとだけ応用を考えてみます。

以前、Telnet通信を使った「おしゃべり代行アプリ」を作りました。

M5Stackアバターにキーボード入力した文字を読んでもらう

M5StackとPCの無線通信による「おしゃべり代行アプリ」を作るM5Stack（Wifiサーバ）とPC（クライアント）をTelnetで無線通信して、PCのキーボードから入力した文字をM5Stackアバターが読み上げる「おしゃべり代行アプリ」を作りました。アプリの使い方はもちろんソースコードも公開しています。遊んでくれたら嬉しいです。...

今回は、TelnetではなくUDPで「おしゃべり代行」を実現してみます。

#include <M5Stack.h>
#include <AquesTalkTTS.h>
#include <Avatar.h>
#include <tasks/LipSync.h>
#include <WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>

#define N 30

using namespace m5avatar;

// AquesTalk License Key
// NULL or wrong value is just ignored
const char* AQUESTALK_KEY = "XXXX-XXXX-XXXX-XXXX";

// for wifi setup
const char* ssid     = "yourssid";
const char* password = "yourpassword";
const int port = ****;

Avatar avatar;
WiFiUDP udp;

void setup_wifi(){
	M5.Lcd.setTextColor(RED);
    M5.Lcd.setTextSize(2);
    M5.Lcd.setCursor(3, 10);
    M5.Lcd.print("Connecting to ");
    M5.Lcd.println(ssid);

	// wifi setup
    WiFi.mode(WIFI_STA);  // WIFI_AP, WIFI_STA, WIFI_AP_STA or WIFI_OFF
    WiFi.begin(ssid, password);
	// WiFi.begin();

	// Connecting ..
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(100);
        M5.Lcd.print(".");
    }

	udp.begin(port);
}

void setup() {
    int iret;
    M5.begin();

	// setup wifi
	setup_wifi();

    // For Kanji-to-speech mode (requires dictionary file saved on microSD)
    // See http://blog-yama.a-quest.com/?eid=970195
    // iret = TTS.createK(AQUESTALK_KEY);
	iret = TTS.create(AQUESTALK_KEY);
    M5.Lcd.setBrightness(30);
    M5.Lcd.clear();
    avatar.init();
    avatar.addTask(lipSync, "lipSync");
}

void loop() {
	char packetBuffer[N];
	int packetSize = udp.parsePacket();

	// get packet
	if (packetSize){
		int len = udp.read(packetBuffer, packetSize);
		if (len > 0){
			packetBuffer[len] = '\0'; // end
		}
		TTS.play(packetBuffer, 80);
		avatar.setSpeechText(packetBuffer);
		delay(1000);
		// clear "c"
		while (len >= 0){
			len--;
			packetBuffer[len] = ' ';
		}
	}
}