書籍概要

ESP32＆Arduino 電子工作 プログラミング入門

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概要

電子工作ファンに人気のマイコンArduino，そしてWiFiとBluetooth内蔵でネットワーク接続しやすいESP32。それらのマイコンでプログラムを組む際に使うのが「Arduino言語」です。
「電子工作は好きだけどプログラミングはよくわからない」あるいは「プログラミングの経験がある。それを活かして電子工作を楽しみたい」－－そんなみなさまのための電子工作プログラミング入門が本書です。
ESP32とArduinoに両対応。電子工作を始めるために必要なものから，電子工作とプログラミングの関係，はじめてのプログラム作り，開発環境のインストールと，スタートから丁寧に解説します。
変数／制御構造／配列／関数／ライブラリと，確実にプログラミングの力をレベルアップしていき，実践編では「GPSロガー」「ラジコンカー」「環境計」の制作にチャレンジ。
プログラミングで，電子工作の楽しさと世界を広げましょう。

本書で身につく知識

  • 電子工作の始め方，Arduinoの開発環境の使い方
  • 変数，配列，ポインタ，条件分岐，繰り返しなどの必須構文
  • 関数を使ったデジタル／アナログの入出力制御，割り込み処理など
  • クラスとライブラリの使い方，作り方
  • サーボモーターの制御，WiFi接続など目的ごとのライブラリの使い方
  • GPSロガー，ラジコンカー，環境計の作り方

本書で作って動かすもの

  • ログを収集してディスプレイに表示するGPSロガー
    　→緯度／経度／日付／時刻／速度／標高のデータを記録してOLEDディスプレイにアウトプット
  • Bluetoothで通信，衝突防止機能付きのラジコンカー
    　→パソコンやAndroidからコマンドを送ってコントロール。超音波センサーによる衝突防止機能付き
  • 温度や空気の状態を知らせてくれる環境計
    　→ 周囲の環境（温度／湿度／気圧／空気状態）をチェックして液晶ディスプレイに表示。Google Homeを使って空気の状態を音声で通知する機能も

こんな方におすすめ

  • ESP32＆Arduinoのユーザーの方
  • ESP32＆Arduinoのユーザーでプログラミングを始めたい方
  • プログラミング経験を活かして電子工作を楽しみたい方

サンプル

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目次

  • Arduino言語をマスターして電子工作の幅を広げよう

第1章　Arduinoプログラミングの第一歩

  • 今どきの電子工作の始め方
  • プログラミングで電子工作の世界が広がる
  • Arduinoの開発環境（Arduino IDE）のインストールと使い方
  • Arduinoの最小限のプログラムの構成
  • シリアルモニタにメッセージを表示する
  • Arduino IDEで純正Arduino以外の開発を行う
  • Column　Webブラウザ上で電子工作を体験できる「Circuits on Tinkercad」

第2章　Arduino言語の基本的な構文をマスターする

  • データを変数で扱う
  • さまざまな計算を行う（算術演算子の使い方）
  • 条件によって処理を分ける
  • 同じような処理を一定回数繰り返す
  • 条件を満たす間，繰り返しを続ける
  • 多数のデータを配列で効率よく扱う
  • ポインタの利用
  • 変数にアクセスできる範囲（スコープ）と寿命を理解する
  • 定数に名前を付ける
  • そのほかの便利な構文
  • Column　配線図を描くのに便利な「Fritzing」

第3章　関数の使い方

  • 関数の仕組みを知る
  • 数値を扱う関数
  • 文字列関係の処理を行う
  • データ型を変換する
  • デジタル／アナログの入出力を制御する
  • ユーザー定義関数を作る
  • 割り込みで処理を実行する
  • ESP32のDeepSleep機能を使う
  • そのほかの組み込み関数
  • Column　AliExpressでパーツを安く手に入れる

第4章　ライブラリやクラスの利用と作成

  • 既存のライブラリをインストールして利用する
  • 自分でライブラリを作る
  • データをまとめる「構造体」
  • 新しいクラスを作る
  • ライブラリをクラスの形で作る
  • 既存のクラスを継承する
  • Column　ESP32のそのほかの開発環境

第5章　各種のライブラリを使う

  • シリアル通信を行う
  • サーボモーターを制御する（Servo／ESP32Servoライブラリ）
  • タイマー割り込みを行う
  • キャラクタ液晶ディスプレイを使う
  • SDカードを読み書きする
  • ESP32のFlashメモリにファイルを格納する（SPIFFS）
  • ESP32をWiFiに接続する
  • ESP32をWebサーバーとして動作させる
  • ESP32から外部のWebサーバーにアクセスする
  • ESP32にローカルな名前でアクセスできるようにする
  • WiFiでESP32にプログラムを書き込む（OTA）
  • Bluetoothシリアルで通信する
  • Column　データの蓄積に便利な「Ambient」

第6章　プログラム制作事例

  • GPSロガーを作る
  • ラジコンカーを作る
  • 環境計を作る
  • Column　3Dプリンタで電子工作をより楽しくしよう

サポート

正誤表

本書の以下の部分に誤りがありました。ここに訂正するとともに，ご迷惑をおかけしたことを深くお詫び申し上げます。

（2021年8月20日最終更新）

第1刷，第2刷での修正。第3刷以降では修正済み
P.226

誤 　一方、ESP32は2系統目のシリアルを使います（16番ピンが送信、17番ピンが受信）。片方の送信を他方の受信に接続しますので、Arduino Unoの3番ピンをESP32の16番ピンに接続し、Arduino Unoの4番ピンをESP32の17番ピンに接続します。
正 　一方、ESP32は2系統目のシリアルを使います（17番ピンが送信、16番ピンが受信）。片方の送信を他方の受信に接続しますので、Arduino Unoの3番ピンをESP32の17番ピンに接続し、Arduino Unoの4番ピンをESP32の16番ピンに接続します。

第1刷，第2刷での修正。第3刷以降では修正済み
P.226　図5.2

誤

誤

正

正

「誤」では16番ピンと17番ピンの接続が逆になっていました。
図5.2で，Arduino Unoの3番ピンをESP32の17番ピンに接続し，Arduino Unoの4番ピンをESP32の16番ピンに接続してください。

（以下2020年9月8日更新）

第1刷での修正。第2刷以降では修正済み
P.66

誤 volt = 5 * dac / 1024;
正 volt = 5.0 * dac / 1024;

（以下2020年8月25日更新）

第1刷での修正。第2刷以降では修正済み
P.94　リスト2.21　12行目

誤

else if (dacs[i] > dac_max) {
正

if (dacs[i] > dac_max) {

（以下2020年8月3日更新）

第1刷での修正。第2刷以降では修正済み
P.331　2行目

誤

f.println("VALID,LAT,LNG,DATE,SPEED,LAT");
正

f.println("VALID,LAT,LNG,DATE,SPEED,ALT");

（以下2020年6月10日更新）

第1刷での修正。第2刷以降では修正済み
P.318　図6.4

誤

誤

正

正

※図をクリックすると大きく表示できます。
「誤」では16番ピンと17番ピンの接続が逆になっていました。
図6.4で，GPSモジュールのRXD／TXDを，ESP32のそれぞれ17番／16番ピンに接続してください。

第1刷での修正。第2刷以降では修正済み
P.321　リスト6.5　9行目，10行目

誤 
#define SW 5
正 
#define SW 4

誤 
#define SD_CS 4
正
#define SD_CS 5

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