水曜日 6 25, 2014

Java ME Embedded 8を使ったGPIOを操作するアプリケーション開発(1/2)

以前ブログにて紹介した、Java ME Embedded 8を使ったM2Mアプリケーション開発の記事をご覧いただけたでしょうか。今回はJava ME Embedded 8を使ったGPIOを操作するアプリケーションの開発手順をご紹介したいと思います。

概要

デスクトップ開発環境を利用してGPIOを操作するJava ME Embedded 8のアプリケーションを作成します。
スイッチボタン(入力)とLED(出力)はGPIOで接続していて、作成したアプリケーションを実行すると、ボタンを押すたびにLEDの状態を変更します。

ハードウェア要件

利用したハードウェアは以下になります。

  • Raspberry Pi Model B Revision 2.0 (512 MB)
  • ブレッドボード
  • ブレッドボードワイヤ
  • プッシュボタン(モーメンタリ、4ピン推奨)
  • LED(2.2V 順電圧、20mA推奨)
  • 10KΩ抵抗(プッシュボタン用)
  • 560Ω抵抗(LED用)

事前準備

開発環境の構築です。詳細は以下の記事を参考にしてください。
本記事ではRaspberry Piは利用しませんが、あわせて構築しておくことをおすすめします。

GPIOを利用するJava ME Embeddedプロジェクトの作成

NetBeansを使用してプロジェクトを作成し、Windowsエミュレータを使用して、ローカルでテストします。

NetBeansでのJava ME Embeddedプロジェクトの作成

  1. NetBeansを起動し、ファイル > 新規プロジェクトを選択します。
  2. カテゴリJava ME EmbeddedプロジェクトJava ME Embeddedアプリケーションを選択し、次 >をクリックします。
  3. 新規Java ME Embeddedアプリケーションウィンドウで以下のように変更し、終了をクリックします。
    • プロジェクト名にTestGPIOと入力
    • デバイスはEmbeddedDevice1を選択
    • MIDletの作成にcom.example.GPIOIMletと入力

GPIOPinTestクラスの追加と実装

GPIOPinTestクラスは入力ピン(プッシュボタン)での変更をし、出力端子(LED)の状態を変更する

  1. com.exampleを右クリック、新規 > Javaクラスを選択します。
  2. クラス名GPIOPinTestと入力し、終了をクリックします。
  3. PinListenerインターフェースを実装するクラスを変更します。

    public class GPIOPinTest implements PinListener {

    }


  4. クラス内にボタン(入力)とLED(出力)で利用するGPIO端子のクラスフィールドを記入します。

      // Emulator Pin values
      private static final String LED1 = "LED 1";
      private static final int LED1_ID = 1;
      private static final int Button_Port = 0;
      private static final int Button_Pin = 0;
      private GPIOPin led1;
      private GPIOPin button1;

  5. startメソッドではボタンとLEDコンポーネントを初期化します。以下のメソッドをクラス内に記入します。

      public void start() throws IOException {
        // Open the LED pin (Output)
        led1 = (GPIOPin) DeviceManager.open(LED1_ID);
        // Config file for the button - trigger on a rising edge (from low to high)
        GPIOPinConfig config1 = new GPIOPinConfig(Button_Port, Button_Pin, GPIOPinConfig.DIR_INPUT_ONLY, DeviceConfig.DEFAULT, GPIOPinConfig.TRIGGER_BOTH_EDGES, false);

        // Open the BUTTON pin (Input)
        button1 = (GPIOPin) DeviceManager.open(config1);

        // Add this class as a pin listener to the buttons
        button1.setInputListener(this);

        // Turn the LED on, then off - this tests the LED
        led1.setValue(true);
        try {
          Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException ex) {
        }
        // Start the LED's off (false)
        led1.setValue(false);
      }

  6. stopメソッドではボタンとLEDリソースをクローズします。以下のメソッドをクラス内に記入します。

      public void stop() throws IOException {
        if (led1 != null) {
          led1.setValue(false);
          led1.close();
        }
        if (button1 != null) {
          button1.close();
        }
      }

  7. valueChangedメソッドは入力ピン(ボタン)の状態が変化したときに呼び出されます。以下のメソッドをクラス内に記入します。

      @Override
      public void valueChanged(PinEvent event) {
        GPIOPin pin = (GPIOPin) event.getDevice();

        // Simple one button = one LED
        try {
          if (pin == button1) {
            System.out.println("setting led1" );
            led1.setValue(!led1.getValue()); // Toggle the value of the led

          }
        } catch (IOException ex) {
          System.out.println("IOException: " + ex);
        }
      }

  8. Ctrl + Shift + Iを押し、必要なインポート文を追加します。

GPIOIMletクラスの実装

  1. GPIOIMletクラスに次のクラスフィールドを追加します。

      private GPIOPinTest pinTest;

  2. startAppメソッドはIMletが一時停止から起動中に状態が変化したときに呼び出されます。NetBeansが生成したstartAppメソッドを以下のコードに書き換えます。

      @Override
      public void startApp() {
        pinTest = new GPIOPinTest();
        try {
          pinTest.start();
        } catch (IOException ex) {
          System.out.println("IOException: " + ex);
          notifyDestroyed();
        }
      }

  3. NetBeansが生成したpauseAppメソッドを削除します。
  4. destroyAppメソッドはIMletが実行中または一時停止から破棄された状態に変化したときに呼び出されます。NetBeansが生成したdestroyAppメソッドを以下のコードに書き換えます。

      @Override
      public void destroyApp(boolean unconditional) {
        try {
          pinTest.stop();
        } catch (IOException ex) {
          System.out.println("IOException: " + ex);
        }
      }

  5. Ctrl + Shift + Iを押し、必要なインポート文を追加します。

API権限の設定

Device Access APIへのアクセスを必要とするアプリケーションでは、JADファイル内に適切な権限を設定する必要があります。 以下の手順で権限を付与します。

  1. TestGPIOプロジェクト上で右クリックし、プロパティを選択します。
  2. [プロジェクト・プロパティ]ウィンドウで、カテゴリからアプリケーション・ディスクリプタを選択し、API権限タブの追加をクリックします。
  3. [APIの権限の追加]ウィンドウで、以下の手順で権限の追加を行います。
    1. 権限プルダウンでjdk.dio.DeviceMgmtPermissionを選択
    2. 保護されたリソース名に*:*を入力
    3. 要求されたアクションにopenを入力
    4. OKをクリック
  4. 3.同様、以下の手順で権限の追加を行います。
    1. 権限プルダウンでjdk.dio.gpio.GPIOPinPermissionを選択
    2. 保護されたリソース名に*:*を入力
    3. 要求されたアクションにopenを入力
    4. OKをクリック
  5. 3.同様、以下の手順で権限の追加を行います。
    1. 権限プルダウンでjdk.dio.gpio.GPIOPortPermissionを選択
    2. 保護されたリソース名に*:*を入力
    3. 要求されたアクションにopenを入力
    4. OKをクリック
  6. OKをクリックします。

Windowsエミュレータ上での実行とテスト

  1. TestGPIOプロジェクトを右クリックし、実行を選択します。

    エミュレータが起動し、IMletが実行状態で表示されます。
  2. GPIOピンタブをクリックし、現在のピン状態のビューを開きます。
    LED 1BUTTON 1のオープンカラムが排他的となっていることを確認してください。

  3. 外部イベントの作成アイコンをクリックします。
  4. 外部イベントの作成画面のGPIOタブをクリックします。
  5. BUTTON 1をクリックします。(ボタンのラベルは、現在の状態を示していて、低はオフの状態を示しています。)

    ボタンのラベルが[高]に変わります。

    ボタンが[高]に変化したので、LED 1の値が[高]に変わります。

  6. 再びBUTTON 1をクリックすると、LED 1の値が[低]に変わります。

次回はエミュレータ上で動作したアプリケーションをRaspberry Pi上で動作させます。

木曜日 12 26, 2013

Java ME Embedded 8を使ったM2Mアプリケーション開発 (3/3)

Java ME Embedded 8を使ったM2Mアプリケーション開発(2/3)の続きです。今回はRaspberry PiとNetBeansを使って、リモートデバッグを行う方法をご紹介します。NetBeansでステップ実行しながら、Raspberry Pi上で動くJavaアプリの様子をみることが可能となります。 ホストPCにはNetBeans 8.0, Java ME SDK 8, Java ME SDK 8 Plugins for NetBeans 8がインストールされており、Raspberry PiにはJava ME Embedded 8がインストールされていることが前提となります。 詳細は(1/3)(2/3)を参照してください。

1. Raspberry Piにログインして、Java ME Embedded 8のbinディレクトリ以下の、usertest.shを起動します。

>sudo ./usertest.sh

2. Java ME SDK 8のデバイスマネージャにRaspberry Piを登録します。

デバイスマネージャの起動は、Java ME SDK 8がインストールされたWindows PCにておこないます。 ”SDKのインストールフォルダ”\bin\device-manager.exeをダブルクリックすると下記の画面が表示されます。

 Windowsのタスクバーからもデバイスマネージャを開くことも可能です。

デバイスマネージャの追加ボタンからRaspberry PiのIPアドレスを登録すれば終わりです。

3. NetBeansでリモートデバッグを行うための設定を行います。

1. Java ME Embedded 8を使ったM2Mアプリケーション開発 (1/3)で作成したサンプルアプリ(ネットワークのデモ (MEEP))のプロジェクトを右クリックし、プロパティ画面を開きます。

2. カテゴリプラットフォームを選択し、以下のように設定を行ってください。

    Java MEプラットフォーム: Oracle Java (TM) Platform Micro edition SDK 8.0

    デバイス: EmbeddedExternalDevice1 


3. ソースコードの任意の場所にブレークポイントを設定し、プロジェクトのデバッグを行います。デバッグ実行はCtrl + F5もしくは、デバッグメニューより開始することができます。デバッグ実行を開始すると、Raspberry Piにアプリが自動的にインストールされ、通常のデスクトップでのデバッグと同じ感覚で開発を行うことが可能になります。

 こちら→http://docs.oracle.com/javame/8.0/get-started-rpi/debugging.htm#BABCIJHAにも詳細を記載していますので、ご参照ください。

Java ME Embedded 8を使ったM2Mアプリケーション開発 (2/3)

Java ME Embedded 8を使ったM2Mアプリケーション開発 (1/3)で作成したサンプルアプリを、Raspberry Pi(Model B)上で動かす手順をご紹介したいと思います。

Raspberry Piのセットアップ

手順はこちらを参照 → Raspberry Pi で JavaFX - かんたん3ステップ

PuTTY(ターミナルエミュレータ)のダウンロード

PuTTYはコマンドラインを使ってアプリのインストール等(詳細は後述)をホストPCから行う場合に使います。またscpやsftpでRaspberry Piにファイルを転送する場合にも使うことが可能です。

ダウンロードはこちら → http://www.putty.org/

Java ME Embedded 8のダウンロード

ダウンロードリンクhttp://www.oracle.com/technetwork/java/embedded/downloads/javame/index.htmlから、oracle-jmee-8-0-rr-raspberrypi-linux-bin.zipというファイルがダウンロードされますが、解凍すると以下のディレクトが含まれています。

  •  /appdb - Javaプラットフォームが内部で使用するためのディレクトリです。
  •  /bin - Javaの実行ファイルや設定ファイル等が格納されています。
  •  /legal - Legal関連の文書が格納されています。
  •  /lib - Raspberry Pi上でアプリ(IMlets)をコンパイルする時に使用されます。
  • /util - ホストPC(Windows)のコンソールからリモートデバッグを行う際に使用します。

Raspberry PiへJava ME Embedded 8を転送

上記でダウンロードしたファイル(oracle-jmee-8-0-rr-raspberrypi-linux-bin.zip)をRaspberry Piに転送します。転送はsftpもしくはscpで行います。Windowsの場合PuTTYを使って送信することも可能です。ターミナルでRaspberry Piにログインし、転送したファイルをお好みの場所へ展開後、appdbとbinディレクトリのアクセス権を変更します。

>chmod -R 755 appdb bin

HTTP Proxyの設定(オプション)

もしアプリがRaspberry PiからHTTP接続を行い、proxyサーバを必要とする場合、bin/jwc_properties.iniファイルにproxyサーバの情報を登録します。

com.sun.midp.io.http.proxy.host = proxy.mycompany.com
com.sun.midp.io.http.proxy.port = 80

Raspberry Piへサンプルアプリを転送

Java ME Embedded 8を使ったM2Mアプリケーション開発(1/3)で開発したサンプルアプリ(NetworkDemo.jar)をPuTTY等を使って、Raspberry Piへ転送します。NetworkDemo.jarはNetBeansのプロジェクトフォルダの下のdistフォルダ以下に保存されています。ここでは、転送したJarファイルをJava ME Embedded 8のbinディレクトリの下にコピーします。

アプリの起動 

コマンドラインを使った起動 

ターミナルエミュレータからRaspberry Piに入り、Java ME Embedded 8のbinディレクトリまで移動します。binディレクトリには下記のシェルが含まれています。コマンドのサンプルもその下に書いておきます。


listMidlets.sh [SUITE_ID or NAME]     --- インストール済みのアプリとステータス等を表示します。
installMidlet.sh <URL> [<URL label>] --- アプリをインストールします。JARファイルを引数に指定します。
removeMidlet.sh <SUITE_ID>             --- インストール済みのアプリをアンインストールします。
sudo runSuite.sh <SUITE_ID or NAME> [IMLET_ID or classname] --- 指定されたアプリを起動します。アプリの起動後は標準出力へLogが出力されます。


インストール

pi@raspberrypi ~/pi/bin $ sudo ./installMidlet.sh NetworkDemo.jar

Java is starting. Press Ctrl+C to exit

The suite was successfully installed, ID: 2

インストールが成功すると、上記の”The suite was successfully installed”が表示され、IDが自動的に割り当てられます。IDはコンソールに表示されるメッセージにて確認することが出来ます。

注)インストール時に、下記のメッセージが 表示されることがあります。これはホストPC上にインストールされたデバイスマネージャ(Java ME SDK 8の一部です)に、デバイスが登録されていない場合に表示されるメッセージです。 動作上問題はありませんが、デバイスマネージャにRaspberry Piを登録することにより、メッセージは表示されなくなります。

[ERROR][AMS] iso=1:SEnding the notification: com.oracle.midp.proxy.InstallCommand@7114ea81. FAILED,proxy is disconnected

起動

pi@raspberrypi ~/pi/bin $sudo ./runStuite.sh 2

引数には、アプリの名称もしくは、インストール時に割り当てられたIDを指定します。また起動後のアプリのログ等は標準出力へ表示されます。アプリを終了する場合はCtrl + Cで行ってください。

アンインストール

pi@raspberrypi ~/pi/bin $ ./removeMidlet.sh 2

引数には、インストール時に割り当てられたIDを指定します。 

インストール済みアプリの確認

pi@raspberrypi ~/pi/bin $ ./listMidlets.sh

Java is starting. Press Ctrl-C to exit

Suite: 2

    Name: NetworkDemo

    Version: 1.0

    Vendor: Oracle

    MIDlets:

        Socket Demo: socket.SocketMidlet


今回は、 いち早くRaspberry Pi上にてアプリを動作させる方法について記載を行いました。元文書 → http://docs.oracle.com/javame/8.0/get-started-rpi/debugging.htm#BABCIJHAを見ていただくと、WindowsのホストPCからコマンドラインでアプリを起動させる方法も紹介しております(Starting the Developer Agent Program on the Desktopの章)。 必要に応じて、上記リンクをご参照いただければと思います。


Java ME Embedded 8を使ったM2Mアプリケーション開発 (1/3)

Java ME Embedded 8を使ったM2Mアプリケーションの開発手順をご紹介したいと思います。今回は、NetBeans 8.0を使い、エミュレータ上で簡単なサンプルアプリを動作するところまで行いたいと思います。

また、Java ME Embedded 8は、センサーデバイスや通信モジュール等の小型デバイスをターゲットとしたJavaの実行環境で、従来のもの(Java ME Embedded 3.x)と比較すると以下の特徴を備えており、開発効率がさらに上がっています。

  • 言語仕様がJava SE Embedded 8と同期しており、APIもSE 8のサブセット版を実装していることから、SEとのソースコードの共有化が可能
  • New IO, コレクションフレームワーク等、SEで利用されている便利なAPIを追加
  • モバイル通信系のAPIの拡張。また従来通りGPIO, I2C等の低レベルH/WアクセスAPIも実装


開発用PCへのJava SEのインストール

開発用PCはWindows 7を想定しています。また開発用PCにはJava SE 7もしくは8の最新版をインストールしてください。

Java ME SDK 8のインストール

下記のリンクからJava ME SDK 8をダウンロードします。ダウンロードした.exeファイルをダブルクリックし、インストールを行います。インストール先は任意の場所を選んでください。

http://www.oracle.com/technetwork/java/javame/javamobile/download/sdk/index.html

NetBeans 8.0のインストール

こちら → https://netbeans.org/downloads/から、 ”JavaSE/EE/すべて”のいずれかをダウンロードしてください。

またインストール手順はこちらです。 → https://netbeans.org/community/releases/80/install_ja.html

Java ME SDK 8 Plugins for NetBeans 8のインストール

1. NetBeans向けのPluginを下記のリンクからダウンロードし、任意の場所で解凍します。

http://www.oracle.com/technetwork/java/javame/javamobile/download/sdk/index.html

2. NetBeansを起動し、ツール -> プラグインメニューを開きます。

3. 古いバージョンのPluginがインストールされている場合はアンインストールを行います。 新規インストールの場合はスキップしてください。 以下はアンインストール手順となります。 

  • インストール済タブの詳細の表示にチェックを入れ、インストール済みPluginの一覧を表示します。
  • Java ME SDK ToolsJava ME SDK Demosがあれば、チェックを入れ、アンインストールボタンをクリックします。アンインストール後はNetBeansを再起動してください。

4. NetBeans再起動後、ツール -> プラグインメニューを開き、ダウンロード済タブを開きます。

5.  プラグインの追加ボタンを選択し、1でダウンロードしたPluginを解凍したフォルダを参照します。.nbmファイルをすべて選択し、開くボタンを押します。

6. ダウンロード済タブを開くと、 ダウンロードしたPlugin一覧が表示されるので、 それらをすべて選択した後、インストールボタンを押します。

7. Pluginのインストールが開始されます。 ライセンス契約条件に同意し、インストールを完了させてください。インストール完了後は、NetBeansを再起動します。

8. 再びツール -> プラグインメニューを開き、インストール済タブを開きます。Java MEがインストールされており、アクティブとなっていればインストールが正常にできています。

Java ME Embedded 8の開発用プラットフォームのインストール

1. NetBeansを起動し、ツール -> Javaプラットフォームを選択します。

2. プラットフォームの追加ボタンを押下します。

3. Javaプラットフォームの追加画面が開くので、Java ME CLDCプラットフォーム・エミュレータを選び、次>ボタンを押下します。

4. プラットフォームを検索するディレクトリを選択してください画面にて、上記手順の”Java ME SDK 8のインストール"で行った、SDKのインストールディレクトリを選択します。

5. ME SDK 8のプラットフォームが正常に選択されたことを確認し次 >ボタンをクリックし、プラットフォームが問題なく検出できれば、終了ボタンを押して追加を終了します。

サンプルアプリの起動

上記に引き続いて、 新規プロジェクトを作成しサンプルアプリを作ります。

1.  ファイル -> 新規プロジェクトを選ぶと、新規プロジェクトの作成ダイアログが表示されます。カテゴリからサンプル -> Java ME SDK 8.0を選択し、ネットワークのデモ (MEEP)を選んだ後、次>ボタンを押してください。

2. プロジェクト名とプロジェクトの場所を任意に設定し、終了ボタンを押してください。

3. プロジェクトが新規に作成されるので、プロジェクトを選択し、右クリックメニューから、消去してビルドを行った後、同じく右クリックメニューから、プロジェクトを実行してください。

4.  アプリが正常起動すると、エミュレータが自動起動し、アプリが起動できていることが確認できます。


5. NetBeansの出力画面では、アプリが標準出力へ出力した以下のメッセージが表示されます。

Waiting for connection on port 5000

上記のように、Java ME Embeddedのアプリケーションはデバイスが無くても、エミュレータにより簡単に開発ができることがご理解いただけたかと思います。さらに詳しい情報は以下をご参照下さい。

http://docs.oracle.com/javame/8.0/javame-dev-tool.htm

木曜日 3 21, 2013

新しいRaspberry Pi用Java ME Embedded 3.3 (早期アクセス版)


Oracleは小型の組み込み市場への新たな取り組みとして、JavaOne 2012でJava ME Embedded 3.2を発表しました。

本日、その後継である2つのエキサイティングなリリースを発表しました:
  1. Raspberry Pi用Java ME Embedded 3.3 (早期アクセス版)
  2. Java ME SDK 3.3 (早期アクセス版)
このリリースにより、Java開発者は、豊かな機能を持つ組み込みJava MEアプリケーションを開発し、人気のRaspberry Piボード上で実行できるようになりました。この新バージョンには多くの新機能や改良点が盛り込まれています:
  • Linux Wheezy (hard float版)を搭載するRaspberry PiモデルBのサポート
  • 複数のアプリを信頼性をもって並行処理するマルチタスキングVM
  • アプリ配信・管理機能のフルサポート
  • デバイスアクセスAPIの強化。GPIO、UART、I2C、SPIで接続したデバイスにJavaから直接アクセスすることが可能に
  • ネットワークとメモリの監視ツール
  • その他、Java ME Embedded実行環境およびJava ME SDK双方でのさまざまな機能拡張

Simon Ritterのwebcast、"Java ME Embedded on the Raspberry Pi"で短い概要紹介をご覧ください。 

Java ME EmbeddedやJava ME SDKについて、さらに調べたりダウンロードするにはこちらへどうぞ。概要説明やスタートガイド、FAQ、そして完全なドキュメントも用意されています。

水曜日 9 26, 2012

Java ME Embedded、Java Embedded Suiteリリース

JavaOne 2012がいよいよ目前となりましたが、本日、組み込みJavaの2つの新製品が発表されました:

Oracle Java ME Embedded

  • 製品ページ
  • プレスリリース

  • Java ME Embeddedは、リソースに制約のある小型機器に最適化された組み込みJavaプラットフォームです。CLDC + IMP-NGをベースとしており、最小わずか130 KB RAM/350 KB ROMから利用可能です。フル実装でも700 KB RAM/1.5 MB ROMで動作します。遠隔ソフトウェアアップデート機構を備え、GPIOなどに対応した独自のデバイスアクセスAPIや、XMLやWeb Service、Locationといった各種標準APIもサポートします。

    ARMベースのヘッドレスな(GUIを持たない)小型機器、例えば、M2M通信モジュール、産業用コントローラ、各種センサモジュール、個人用医療機器などでの活用が期待されています。NetbBans、Eclipseのプラグインを含むSDKが用意されており、近日中にARM KEIL開発ボード(ARM Cortex M-3)用の評価バイナリもダウンロード可能になる予定です。

    Oracle Java Embedded Suite


    Java Embedded Suiteは、組み込みJavaプラットフォームとデータベース、そしてアプリケーションサーバを1つにパッケージ化した統合ソリューションです。具体的には以下の製品が含まれています:

    • Java SE Embedded 7
    • Java DB 10.8
    • GlassFish 3.1 Embedded Profile
    • Jersey 1.11
    前述のJava ME Embeddedより大きめの機器をターゲットにしており、動作にはJava用に64MB RAMと約70MBのROM/Flash/Disk容量が必要です。M2Mのローカルデータストア、ホームゲートウェイ、テレマティクス、ネットワーク機器、医療装置などの分野で強力なソリューションになるはずです。評価用にARMv6/7 Linux版、およびx86 Linux版バイナリがダウンロード可能です(商用利用にはライセンスが必要)。

    上記2製品については、JavaOne、および併催イベントであるJava Embedded @ JavaOneで数多くのセッションやデモが予定されています。

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    日本オラクルのエンベデッドJavaチームから、最新情報をお送りしていきます。

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