NodeJS Portableで気軽にNode-Redを始める方法

Windows環境でNode-Redを使用する場合、DockerやUbuntuをVM上で動作させて使用することが多いと思います。

ただ、初心者にとってDockerの設定、VM導入は少し敷居が高いです。

WindowsにNodeJSを直接インストールしてNode-Redを使用することもできないことはないですが、UnixベースのOSでNodeJSが開発されていることもありうまくインストールできないことが多々あります。また、PC毎にインストール作業が必要で構築に労力を要します。

ここで紹介するのはNodeJS Portableを活用する方法です。

NodeJS Portableはその名の通り、Portableなので

一度、Portable版でNode-Redをインストールすれば、

そのフォルダ毎コピーで別のPCでも動きます。

フォルダで管理することができるため、

同じPC上でもバージョンやアプリケーションごとに分けて

フォルダ管理するということも可能です。

■NodeJS PortableにNode-Redを導入する手順

�@NodeJS Portableをダウンロードする

https://sourceforge.net/projects/nodejsportable/

https://github.com/garethflowers/nodejs-portable

※sourceforgeからダウンロードできなくなったため、githubを使用してください

�AダウンロードしたNodeJS Portableを実行し、

NodeJS Portableフォルダを生成する

※注意点としてNodeJS Portableフォルダは浅いディレクトリで実行してください

フォルダの階層が深いとファイル生成に失敗する可能性があります。

例：C:\Users\XXXXの直下にフォルダを生成する　XXXXはユーザー名

※NodeJSをアップデートするまでNodeJS Portableフォルダ内のNodeJSPortable.exeを起動させないでください

初回起動で古いNodeJSのファイルがDataフォルダ内に展開されます

�BNodeJSをダウンロードする

デフォルトのNodeJS Portableはv5.7.0でNodeJSのバージョンが非常に古いです。

そのままではNode-Redがインストールできても実行できません。

Node-Red公式サイトではLTS 8.xまたは10.xを推奨とあります。

今回はNodeJSサイトからnode-v8.15.1-win-x86.zip をダウンロードしました。

https://nodejs.org/dist/latest-v8.x/　

なお、デフォルトのNodeJSがx86のため、同様にx86版のv8を選択しています。

�Cnode-v8.15.1-win-x86.zipを解凍する

�DNodeJSの置き換え

\NodeJSPortable\App\NodeJS内のnode.exeを削除し、先ほど解凍したnode-v8.15.1-win-x86内のnode.exeに置き換えてください。

また、\NodeJSPortable\App\DefaultData\node_modules内のnpmフォルダを削除し、先ほど解凍したnode-v8.15.1-win-x86.zip\node-v8.15.1-win-x86\node_modules内のnpmフォルダに置き換えてください。

Dataフォルダ内に古いNodeJSのファイルが展開されている場合はDataフォルダ内を全削除してください

�ENodeJSPortable起動

\NodeJSPortable内のNodeJSPortable.exeを実行します。

コンソール画面が表示され、置き換えしたNodeJSバージョンが表示されれば置き換え成功です。

NodeJS Portableのデフォルトはv5.7.0ですが、

置き換えをしてv8.15.1と表示されています。

�FNode-Redインストール

npm install -g --unsafe-perm node-redと打ち込んでインストールします。

数分でインストールが完了します。

�GNode-Red起動

node-redと打ち込んでEnterで実行されます。

初回は下記のようにファイアウォールの設定が自動で表示されます。

「アクセスを許可する」をクリックしてください。

起動に成功すると下記のようにNode-Redのコンソールが表示されます。

�HNode-Redにアクセス

ブラウザ(FirefoxもしくはChrome、IEは非推奨)から下記のアドレスにアクセスします。

http://localhost:1880/

お馴染みの画面が表示されればあとはNode-Red三昧です。

必要に応じてパレットに「node-red-node-serialport」や「node-red-dashboard」といった追加ノードをインストールしてください。

�I終了する

コンソールウインドウを閉じるか、

Ctrl+cを押してy、exit、yで終了させてください。

■NodeJS Portable固有の情報

・インストール時にnode-gyp系のエラーがでる場合は

WindowsのビルドツールとPythonをインストールしてください。

・置き換え後にNode-Redのインストールに失敗する場合、先にNode-Redをインストールしてからnode.exeを置き換えして起動させてください。

・フローの保存場所について

\NodeJSPortable\Data\.node-red内のflows_XXXX.jsonが作成して保存されたフローです。XXXXにはPC名が入ります。

他のPCであらかじめ作成したフローを開く場合はXXXXを動かすPCのPC名に書き換えてから起動させてください。

・NodeJSPortableはSerial Port Nodeを使用することができます。パレットから追加することができますが、エラーが発生して追加できない場合はnode-redインストール同様にnpm install node-red-node-serialportと打ってコマンドからインストールすると上手くいく場合があります。

DockerやVMのNode-RedではUSBデバイスやシリアルノードを使用することが簡単にはできません。NodeJSPortable版は簡単にUSB Serial等をNode-Redから操作できます。これは組込系の機器と連携することができるため、非常に魅力的です。

・デプロイがうまくできなくなってしまう場合やNode-Red画面の応答がない場合、コンソール画面でEnterキーを連打して溜まったログを出力させてください。

Node-RedからのElasticsearchデータ検索

Node-RedからElasticsearchのデータを取得する場合に

少し煩わしい点があったため備忘録として紹介します。

Node-Redに限らず、

Elasticsearchにデータ投入する場合はPostメソッドを使用します。

Elasticsearchに投入したデータを検索して取得する場合は

CurlコマンドやKibanaのコンソール画面からはGetメソッドですが...

公式のElasticsearhの検索APIの説明でもGETメソッドを使用しています。

一方、Node-Redから検索APIを使用する場合は

Getメソッドでは取得できませんでした。

Getメソッドを使用するとmatch_allコマンド同様の結果となり、

意図した検索がされず、投入データすべてがhitとなってしまいます。

Node-Red本家のIBMのサイトで検索APIをNode-Redから使用する際の方法について説明がありました。

「複数の検索条件を指定する場合はメソッドがPOST」を使用する

直観的にはGetメソッドですが、

Node-Redからの場合はPostメソッドの使用するのがポイントのようです。

実際にPostメソッドで検索APIを使用すると

意図した検索範囲の結果を返してきました。

Update By Query APIやDelete By Query APIについても

同様にPostメソッドを使用します。

CurlコマンドやKibanaのコンソール画面ではGetメソッドで取得できるにも関わらず、

Node-Redからは取得できないため、Wiresharkで小一時間色々試行錯誤してしまいました。

Eclipse Index更新方法

SW4STM32に限らず、

Eclipseを使用して開発を行っている場合、

Eclipseのインデックス機能が便利だと思います。

インデックス機能は

ifdefで定義されていない場合に

グレーアウトする機能や

定義へのジャンプ機能などです。

ただ、時々インデックス機能がうまく働かない場合があります。

その場合に確認すべきインデックス機能の設定と操作を紹介します。

「ウインドウ」→｢設定｣を開く

「C/C++」→「Indexer」内の「Build configuration for the indexer」の

「Use active build configuration」を選択。

プロジェクトフォルダを右クリックし、

「Index」→「Rebuild」をクリック。

数秒待って、

インデックスが更新されれば、完了です。

I2S使用方法

今回はPDM出力のデジタルマイクSPH0641LU4Hを

I2S接続で読み込んでみました。

最近のデジタルマイクはMEMSマイクのため、

一般的なマイクに比べ、

高感度かつ広帯域で感度も帯域に癖がなく、

非常にフラットな感度を持ちます。

特に今回紹介するMEMSマイクは

超音波帯域のマイクとしても使用でき、

80kHzまで拾うことができます。

一般的な超音波受信器は共振型のため、

36kHzと書いてあれば36kHz前後周辺の超音波しか拾うことができません。

一方、MEMSマイクは36kHz以外でも拾うことができるため、

例えば、amazonのDashButtonの初期設定のように

普通のマイクとしても、

超音波を使って自在にスマートフォンと機器の間で通信することもできます。

超音波に対応したMEMSマイクはKnowlesから

デジタル版MEMSマイクSPH0641LU4H以外に

アナログ版MEMSマイクSPU0410LR5Hも出ています。

ただ、アナログ版はご存じのようにオペアンプ増幅回路など

周辺回路が必要です。

一方、デジタル版はそのままマイコンに接続できるため、

周辺回路が不要です。

また、アナログ部がセンサ内部のみとなるため、

ノイズにも強い回路にできます。

一般的にはデジタルマイクはPDM出力となっており、

I2S接続でオーバーサンプリングで取得します。

環境は

・STM32F401RENUCLEO

　+SW4STM32(System Workbench for STM32)

　+STM32CubeMX(HAL ライブラリ、F4 ver. 1.15.0)

です。

CubeMXの設定は次の通り。

Data and Frame FormatとSelected Audio Frequency

は試しに設定した値です。

ポイントはHalf-Duplex Masterに設定し、

ModeをMaster Recieveに設定することです。

接続は

I2S2_CKをマイクCLK

I2S2_SDをマイクDATA

に接続します。

今回はモノラルで使用するため、

I2S_WSは未使用です。

コードは下記の通り

実際には音を安定して連続に取り込む必要があるため、

DMA転送等を利用すべきですが、

動作確認のため、必要なデータ数を読み込みました。

    uint32_t I2S_RX_BUFFER[24];


  while (1)
  {
     
      int8_t res=HAL_I2S_Receive( &hi2s2,

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(uint16_t*)&I2S_RX_BUFFER,

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　24,1000);
      HAL_Delay(200);
      //printf("Res: %d ", res);
      printf("Data: %" PRIu32", %"PRIu32", %"PRIu32" , %"PRIu32" \n",
              I2S_RX_BUFFER[0],

　　　　　　　　I2S_RX_BUFFER[1],

　　　　　　　　I2S_RX_BUFFER[2],

　　　　　　　　I2S_RX_BUFFER[3]);
  }
 

今回、テストで使用したKnowles社の

デジタルマイクSPH0641LU4Hは

入力するクロックによってモードが切り替わります。

Low-Power Mode　　　　　　　　　　　：351 kHz ≤ fCLOCK ≤ 815 kHz

Standard Performance Mode　 ：1.024 MHz ≤fCLOCK ≤ 2.475 MHz

Ultrasonic Mode　　　　　　　　　　　　：3.072 MHz ≤ fCLOCK ≤ 4.8 MHz

HALライブラリのI2Sの設定では

オーディオサンプリングの帯域設定しかありません。

実際に設定によってどのようにクロックが変化するか

確認してみました。

I2Sバスクロック96MHz設定の場合のI2Sクロック結果は下記の通り。

なお、クロック4.8MHz以上はデジタルマイクSPH0641LU4Hの動作保証外です。

一応、DATA出力としては6MHzまでは出ましたが...

実際にUART出力してみた例は下記の通り。

音によって値の桁が変化するため、

正常に読み込んでいると思われます。

今度は読み込んだ値をFFT化したりして、

意図した周波数の信号がとれるか確認してみたいと思います。

なお、I2S_WSは16B幅の場合は

16bit毎にHIGH、LOWが入れ替わり、

それ以外では32bit毎にHIGH、LOWが入れ替わるようです。

96k,16B

96k,32B

96k,24B

96k,16BEX

1番目がCLK、2番目がDATA、3番目がWSです。

HALライブラリを利用したI2Sの場合、

HALの設定でオーディオサンプリング周波数に応じて

いい感じにクロックを出力してくれることが分かりました。

ただ、今回のセンサのようにクロックによって動作が変わる場合、

I2Sクロック周波数が直感的に分からないため、

オシロスコープ等で確認する必要がありそうです。

Kicad プロジェクトレスキューヘルパー

電子回路設計ツールのKicadについてメモ書き。

電子回路設計ツールとしてKicadの他にEagleやQuadceptなど

使用しています。

先日、古いKicadプロジェクトから転用して

新しいプロジェクトとして別回路を設計、委託製造しました。

届いた基板の火入れすると、動作がおかしく、Fetのピンアサインのミスが発覚。

古いKicadプロジェクトでも同じFetwo使用していましたが、

そちらではピンアサインは正しく設計されていました。

ERCチェックにも問題がなかったにも関わらず、

一体、どこでピンアサインがおかしくなったのかと調査すると...

そいう言えば、あるタイミングで回路図エディタを開いた際に下記のようなメッセージが出ていました。

「プロジェクトレスキューヘルパー」

ライブラリの情報とキャッシュの情報が一致しない場合に表示されます。

この画面で「OK」をクリックすると、

ライブラリの情報を優先し、

回路図エディタのコンポーネントが更新されてしまうようです。

この画面で左下「再度表示しない」or「キャンセル」を押すと

勝手に更新されずに元のコンポーネントが維持されるようです。

原因としては

無精して適当にライブラリの情報を追記しながら使用していたためです。

ライブラリとキャッシュで同じコンポーネント名にも関わらず、

異なるピンアサインのため、このような画面が出たようです。

ライブラリを追記せすに別名で作成することが正しい使い方ですが、

もし「プロジェクトレスキューヘルパー」が表示された場合は

「再度表示しない」or「キャンセル」で

コンポーネントが更新されてしまうという問題が回避できます。

今回は基板委託製造後の火入れで気付いたため、

手遅れでした、残念。

まあ、試作基板で1つや2つのミスは良くあることですが笑

無精なKicadユーザーさんは「プロジェクトレスキューヘルパー」に要注意です。