よくArduinoでモータードライバといったら、東芝のTA7291Pあたりを買って…というケースが多いけれど、ふとROHMのBD6211F-E2イケんぢゃね？と思って使ってみたら…イケてるよ、これBD6211F-E2。

– TA7291PとBD6211F-E2の比較
まずは写真で見るとこんな感じ。一番左がTA7291P、真ん中がBD6211F-E2をSOP8にハンダしたもの、一番右がBD6211F-E2を実装したスイッチサイエンスさんのもの。

まず思うのがサイズの小ささ。小さくていい感じ。そして何より安い。秋月さん価格で。
– TA7291P 300円/2個
– BD6211F-E2 100円/個
SOP8は9枚入りで100円だから、はんだ付けの手間くらいで、BD6211F-E2の方が良い。そして、TA7291PはVCC:4.5V-20Vなのに対して、BD6211F-E2:3.0V-5.5V。この3.0Vというのが自分的にはとっても魅力的。はんだの手間が面倒なら、スイッチサイエンスさん所からゲットしても良いと思う。

安い、小さい、3.0Vからという良いことづくめで使ってみることに。

回路や設定はこちら、BD62xxFモータードライバ（スイッチサイエンスさんのページから。）

よく利用されるDCモータのFA-130をつなげた感じはこんな感じ。

めっちゃ良い。良い。とっても良い。

スイッチサイエンスさんのを使うとこんな感じ。(BD6211F-E2のVREFがVCCに出荷時に接続されてあるから、もっと便利に)

良い。めっちゃ良い。これ好き。

小さいのは良い。何か実装しやすいし、めっちゃ良い。

モーターやサーボ、ステッピングモータに比べるとあまり情報がアップされていないソレノイド。大抵、12Vあたりで使われる事もあるみたいで、あまり使用頻度が高く無いのかも。

ちょっと使ってみようと思い、安い5Vで動くSparkfunのソレノイドをゲットした。

Solenoid – 5v (small)この子だけど千石さんでもゲットできる。

正式な型番はZHO-0420L/Sでゲットしたのはプッシュタイプ。戻りバネも付いているからサクっと簡単に使える。5Vな仕様だけど、19Vくらいまで流せるみたい。パワーが欲しい時は大きめで流しても良いかも。

んで、接続するとこんな感じ。

NPNトランジスタ(2SC3964), ソレノイドが戻る時に発生する電流制御用のダイオード(1N5818)を使って、5V電源はArduinoから利用する。コードはこんな感じ。

void setup(){
  pinMode(3, OUTPUT);
}

void loop(){
  digitalWrite(3, LOW);
  delay(1000);
  digitalWrite(3, HIGH);
  delay(100);
}

ちょっとコードは違うけど、こんな感じの動き。リズムを作れたりする。

This is “How to use 6LoWPAN(IPv6 over Bluetooth) on VMware Player Ubuntu LTS image”. 6LoWPAN is already included in linux kernel tree(net/bluetooth/6lowpan.c), and Nordic nRF51 IoT SDK is using Raspbian kernel for Raspberry Pi Linux kernel 3.17.4 as IPv6 gateway, but hardware(RPi) is needed if want to try the 6LoWPAN. so I build lastest Linux kernel 3.18.4 for Ubuntu 14.04 LTS, and use VMware Player instead of the Raspberry Pi. Even if you don’t have RPi, can use the 6LoWPAN!!

I use Nordic nRF51822(Red bear BLE nano: ARM Cortex-M0 SoC plus Bluetooth 4.1 Low Energy), and Bluetooth USB Dongle(Bluetooth4.0+EDR/LE), nRF51 IoT SDK, like a following.

1. download the Ubuntu Linux VM player image from my website.
Ubuntu_14.04.1_LTS_64bit_Kernel_3.18.3.zip

2. Run VMware Player
In my case, I use Windows7 VMware Player. This Ubuntu Linux 14.04.1 user and password is “ubuntu/ubuntu”. Linux Kernel is already updated to 3.18.4.

3. connect Bluetooth Dongle to the PC, check the Bluetooth dongle and VM Linux connection on VMware Player dialog.

3. config the 6lowpan and check the ping6 on VMware.

If want to build the linux kernel, check the “/boot/config-3.18.3” linux kernel build file. Maybe it’s easy to develop the linux 6lowpan kernel module by using the VM linux.

Raspberry Piを使って6LoWPANを試していたけど、ぶっちゃけRPiを持ち運ぶも面倒だし、Linux Kernel 3.18.3 とかで普通に6LoWPANは使えるから、OS上の仮想Linuxで使いたくなるのは自然の道理。

という事で、Virtual Box上のUbuntu Linuxから6LoWPANで物理デバイス(nRF51)と6LoWPAN(IPv6 over Bluetooth)で疎通を行うことにした。けどVirtualBoxのHost Controllerとの相性がダメなのか、仮想OSへBluetoothのつなぎが出来ない。色々と試してみたけど、どうやっても出来なかったから、VMwareを使うことに。

これでRPiを使う必要もなくなるし、VM上でサクサク6LoWPAN、IPv6の実験が出来る便利な環境になる。ルーティング・カーネルのテスト、6LoWPANもめちゃ簡単にテストできるようになるから、VM上のLinuxを使うのはお勧め。方法は簡単でカーネル取ってきてビルドするだけ。ぶっちゃけRaspberry Pi/Edison…etc とかarm向けのビルドも全部一緒のノリで出来ると思われ(全部検証したわけじゃないけど、だいたい一緒)。

カーネルの設定はこちらに載せている通りにすればOK。一応、Ubuntu Server 14.04にdpkg -i で打ち込んでバッチリ動いている。自分がビルドしたKernelパッケージはこちら。

3.18.3 Linux kernel for Ubuntu
build config

ダウンロードしてきたらインストール&再起動で最新カーネルに変えたら終了。めちゃ簡単。こんな感じ。

MacのUSBポートにはnRF51、BroadcomのBluetoothドングル(市販の普通のもの)を挿して、nRF51 BluetoothドングルがMac上のVM Linuxを介してIPv6 over Bluetoothとして疎通している。

何を思っているかというと、WiFiが使えなくてルータがない、シリアルも無くても、VMのUbuntu上でIPv6 over Bluetoothで疎通をしてネットワークを作ってテスト・開発・検証できる(Macは対応している訳じゃないからね)。VM上のLinuxを6LoWPANルータみたいな感じで使えるし、便利な環境も作れるようになる。

このイメージを配ったら、誰でもRPiとか無くてもすぐ6LoWPANを使った開発が進められるよーになると思っている。もちろん、Bluetoothの方は必要になるけどね。

ちなみに、VMのMacはYosemiteの環境で、VirtualBox上のUbuntu LinuxからBluetoothを利用・終了するときは、次のコマンドをMacOS上で行う必要がある。ただ、Host Controllerが突然dieするのは乗り越えられなかった…VMwareでは以下は不要。

# Load
sudo launchctl unload /System/Library/LaunchDaemons/com.apple.blued.plist
sudo kextunload -b com.apple.iokit.BroadcomBluetoothHostControllerUSBTransport
sudo kextunload -b com.apple.iokit.IOBluetoothHostControllerUSBTransport

# Unload
sudo kextload -b com.apple.iokit.IOBluetoothHostControllerUSBTransport
sudo kextload -b com.apple.iokit.BroadcomBluetoothHostControllerUSBTransport
sudo launchctl load /System/Library/LaunchDaemons/com.apple.blued.plist

6lowpanのカーネル実装部分のメモ

– Bluetoothでの 6lowpan(IPv6 over bluetooth)のメイン部分
net/bluetooth/6lowpan.c
基本的にはl2capにbluetoothの足回りは依存していて、l2cap以上の上物を書けばOKという作り。l2capとIP層との繋ぎまで。l2capの実装は　”net/bluetooth/l2cap_core.c” とかを参照。
6LoWPANのRFCは現在絶賛ドラフト中。rfc7400のヘッダ圧縮も入っている。

– PAN内のPeer(Bluetooth同士)の扱い
6LoWPAN内のPeerの管理は “linux2.6/include/linux/list.h” を使った単純リスト構造。Peerの検索はlist。あれまぁDHT/Chordにしたら？とか一瞬思ったけど、そもそもBluetoothって同時接続で激しいルーティングする感じでも無いし、listでも十分と思われ。Peerはもちろん複数持ってもOK。
パケットがbt%dデバイスから送信時(ndo_start_xmit=bt_xmit)は、Peerが１個の場合はすぐに送信。２個以上の時は、OSのルーティングテーブルによろしく(bt%dが出来るから)。

– 6lowpanヘッダ処理
net/6lowpan/iphc.c
IPv6をBluetooth上に投げる時にヘッダ圧縮(rfc7400)。圧縮といってもヘッダを省く位な感じ。この時にHop Limitの処理も入る。超過したらソケットバッファからdropされる。
別のディレクトリになっているのは、必ずしもbluetoothのみを対象にする訳では無いという現れかな。

– bt%dで作成されるデバイス
　setup_netdev, netdev_setup
　ARPHRD_6LOWPAN
　IFF_POINTOPOINT

– /sys/kernel/debug/bluetooth/6lowpan_psm
　bluetoothのデバイスで、周辺のbtのlistenの開始・終了セット
　-> bt_6lowpan_listen

– /sys/kernel/debug/bluetooth/6lowpan_control
　実際のbt%dの作成とl2capで対向のBluetoothに接続
　-> lowpan_control_write

– bt%dへの読み書き
　bt_xmit -> send_pkt : Bluetooth上でl2capで送信
　chan_recv_cb -> recv_pkt : l2capからの受信

メインの構造は以上で、あとはヘッダ処理とかsetup/init系。6lowpan/bluetooth合わせても2000行程度だからサクサク読めるはず。

IPv6かよっwwww って声がそこはかとなく聞こえてくる気もするけど、自分の中でまたIPv6が再燃している。それは何故かというと、Bluetooth 4.2の仕様にIPv6/6LoWPANが乗ってくるというインパクトのあるニュースが、ある一部のマニア層(w)で飛び交った。

ニュース的には、”Bluetooth 4.2 発表。Bluetooth Smart で直接インターネットに接続。通信速度とセキュリティ強化“とか、Bluetooth SIGの発表はこちら。

IPv4は抜きで、まさかのIPv6/6LoWPANっすよ。一瞬、何の冗談だよ(w)って思えたけど、マヂでBluetoothにIPv6が乗ってくる。IPv6とかイマサラ感&使えねーだろ!!とか言っても乗ってくる。2015年(今年)にはBluetooth 4.2に対応した物が出荷され始めるとのことで、IPv6の再燃か!?まさかBluetoothからやってくるとは、誰も思わなかったと思われ(www

物自体は2015年からという事で、まだ先だろうなぁ…と思っていたら、既にNordicさんがIoT SDKのベータ版という事で出していた。CES 2015でも(何故か日本じゃニュースに出てないけど)デモをしていたようで。ということで、早速やってみることに。構成は次のような感じ、

端末 : Nordic nRF51
IPv6 Router : Raspberry PI/radvd/BroadcomのBluetooth dongle
上流は無し。

バッチリできたー!! 6lowpanでの端末のLED制御もできるし、link localでのIPv6の疎通もバッチリ。すっげー楽しい!!
64bit prefixをどこからか持ってきてradvdに食わせると、サクッと上流もできてGlobal IPv6でネット側から疎通ができる。Nordicのスタックを見ると、まさかのLwIPが全力で使われていた。軽め＆既存物だし、ライセンスもBSDだからサクッと作ったものと思われ。簡単だもんね。けど、10年ぶり位にLwIPに遭遇するとは全く思ってもみなかったw
次はKoshian(Broadom)の環境でやってみようかなと。WICEDのSDKでFWを書き換えて使える所も確認しているし、スタック載せればサクッと動くはず。

そしてTIさんの6lowpanのサイトから絵をちょっとコピって、Bluetooth 4.2が出始める頃に出来上がると想定されるNWな絵はこちら。TIさんもIPv6 over Bluetoothをそのうち出してくるのかなー。

エッジルータは据え置き物がすぐ考えられるけど、iPhone/Androidのアプリ(Bluetoothと疎通して上流のIPv6をのコネクティビティを担保)が出てくる。というか作ろうと思っている。すると、絵の通りだけど。

1. Bluetoothだけで6lowpan(IPv6)での疎通ができる。
2. エッジとしてスマートフォンを使うと、Bluetoothの端末・ガジェットにIPv6でダイレクトに疎通できる。

こんな事ができる。ただし、問題点としては今・そしてすぐ上流がIPv6いっぱーい!!という事にはならないから、GlobalからアクセスしようとするとIPv6 over IPv4のトンネルといった事も必要になる。これはサーバサイドもちょっとした物が必要になってくるんだけど、この辺もいつものノリでやれば出来ると思われ。IPv6ダイレクト接続でIPv6 64bit prefixが振ってきたり、VolTEではIPv6が使われていて将来的にはトンネルとか不要になると思うけどね。
何故かスタックとか、ネットワーク周辺で興奮するんだけど、IoTというかモノとネットワーク間は凄く面白いところになってくる予感。

あと今すぐIPv6がBluetoothに乗ってくる訳じゃない。いまだに上流やサーバ/NW側のIPv6が進んでいない事、Bluetooth端末にダイレクトにGlobalからアクセスする時に間違いなく必要になるセキュリティが真っ先に考えられる。ただ、6lowpanでNWを構成してGlobal側は使わないという方法もあったりするし、この辺はこれから考えればまだ十分だと思うし、何にしてもBluetooth 4.2でIPv6が出始めるというのは、今からアプローチしておいた方が間違いなく良い所かな。