Raspberry Pi による IoT システム開発実習

《ラズパイ 3B+,4B,Zero に対応!》
※本書に記載のプログラムを, サポートページ https: / / www.morikita.co.jp/books/mid/085571
にて公開しています.

人気のシングルボード PC「ラズパイ」で, IoT システム開発を学ぼう!

あらゆるモノがインターネットを通じてつながる IoT (Internet of Things) は, これまでにないサービスを可能にする技術として, いま様々な分野で注目を集めています.

本書は, 核となるセンサネットワークを中心に, IoT を構成する各要素技術を, 小型コンピュータ「Raspberry Pi (ラズベリーパイ)」を用いて一つひとつ実践しながら解説します.IoT システム構築に必要となるハードウェア・ソフトウェア双方の知識を, 手軽に, かつ短期間で修得できます.

これからラズパイを始めたい人向けの入門書としてはもちろん, 大学・高専における実習講義や卒業研究の教科書・参考書としても最適です.
第 1 章 Raspberry Pi の特徴と IoT システム開発
第 2 章 ディジタル入出力
第 3 章 I2C (アイ・スクエアド・シー)
第 4 章 SPI (シリアル・ペリフェラル・インタフェース)
第 5 章 アナログ・ディジタル変換 (AD 変換)
第 6 章 パルス幅変調 (PWM)
第 7 章 無線モジュール (XBee)
第 8 章 無線マイコンモジュール (TWELITE)
第 9 章 環境データ監視システム (データ収集)
第 10 章 環境データ監視システム (データ保存)
第 11 章 環境データ監視システム (データ表示)
第 12 章 環境データ監視システム (データ公開)
付録

『Raspberry Pi による IoT システム開発実習』 (永田武 著、森北出版、2020 年 10 月刊) は、小型コンピューターの Raspberry Pi を使い、センサネットワークを中心に IoT を構成する要素技術を 1 つずつ実践しながら学ぶ実習書です。版元の書籍ページでは、書名に「センサネットワーク構築から web サービス実装まで」が添えられています。版元は、これから Raspberry Pi を始めたい人の入門書に加えて、大学と高専の実習講義や卒業研究の教科書 / 参考書の用途を挙げており、対応機種を Raspberry Pi 3B+、4B、Zero と案内しています。著者の永田武は、刊行時の版元の著者紹介では広島工業大学教授です。

全 12 章の構成、周辺機器の接続から環境データ監視システムへ

前半の 8 章は、周辺機器をつなぐ方式ごとの章です。第 1 章「Raspberry Pi の特徴と IoT システム開発」で全体像を確かめたあと、第 2 章「ディジタル入出力」、第 3 章「I2C (アイ・スクエアド・シー)」、第 4 章「SPI (シリアル・ペリフェラル・インタフェース)」、第 5 章「アナログ・ディジタル変換 (AD 変換)」、第 6 章「パルス幅変調 (PWM)」と続き、第 7 章「無線モジュール (XBee)」と第 8 章「無線マイコンモジュール (TWELITE)」で無線の通信へ進みます。後半の第 9 章から第 12 章は「環境データ監視システム」を題材に、データ収集、データ保存、データ表示、データ公開を 1 章ずつ組み上げる流れで、巻末に付録が付きます。

I2C と SPI、AD 変換という語

I2C は 2 本の信号線に複数の部品をアドレスで区別してぶら下げる方式で、配線が少ない代わりに速度は控えめです。SPI はクロック、送信、受信の線に加えて部品ごとの選択線を使う方式で、配線は増えますが高速で双方向のやり取りができます。Raspberry Pi の GPIO はディジタルの入出力を扱います。AD 変換は、温度や明るさを電圧で返すセンサーのアナログの値を、ディジタルの値に変える処理です。PWM は信号のオンとオフの比率を変えて、LED の明るさやモーターの回転を段階的に調整する手法です。

無線のセンサネットワークと環境データ監視システムの章

XBee と TWELITE は、どちらも小さな電力で動く無線通信のモジュールです。本書は第 7 章と第 8 章でこの 2 種を扱ったうえで、後半の環境データ監視システムで、集めたデータの保存、表示、公開へとつなげます。IoT の仕組みを、モノの側の配線とデータを届ける側の両方から組み立てる構成です。

本書は、ディジタル入出力から環境データの公開までを全 12 章と付録に収めています。