Android ADK組込みプログラミング完全ガイド

第1章 Android 端末と外部機器を接続する仕組み

1-1 Android 端末と外部機器を接続してできること
　1-1-1　Android 端末を利用したシステムの構築
　1-1-2　Android 端末と外部接続したハードウェアがつながる
1-2 Android 端末と外部機器を接続する前に準備すること
　1-2-1　Android 端末と外部機器を接続する前に
1-3 本書で使用するArduino マイコンボード
　1-3-1　Arduino マイコンボードの概要と入手先
1-4 Android Open Accessory について
　1-4-1　Android Open Accessory とは
　1-4-2　ADK の特徴
1-5 ADK に対応していない外部機器との接続方法
　1-5-1　Bluetooth で接続する
　1-5-2　TCP/IP ネットワークで接続する
　1-5-3　MicroBridge で接続する
　1-5-4　USB Host API で接続する

第2章 Android ADK の開発環境の準備

2-1 Arduino IDE を準備する
　2-1-1　Arduino は小さなコンピュータ
　2-1-2　Arduino IDE をインストールする
　2-1-3　Arduino を動かす
2-2 Arduino IDE で利用できるライブラリ
　2-2-1　Arduino IDE に用意されているライブラリについて
　2-2-2　標準ライブラリを使う
　2-2-3　コントリビュートライブラリを使う
2-3 Android ADK の開発環境を構築する
　2-3-1　Android ADK について
　2-3-2　Java Development Kit（JDK）をインストールする
　2-3-3　JDK のPath を環境変数に追加する
　2-3-4　Eclipse をインストールする
　2-3-5　 Android Development Tool（以下ADT）プラグインとAndroid SDK の導入
2-4 Arduino Mega ADK を動かす
　2-4-1　 Android 端末とArduino Mega ADK でデータ通信を行う準備
　2-4-2　 Arduino Mega ADK の準備とスケッチの作成
　2-4-3　Android アプリケーションを作成する

第3章 Arduino マイコンボードの特徴

3-1 電子工作環境の変化
　3-1-1　 近年の電子工作について
　3-1-2　 マイコンの開発環境
3-2 Arduino の特徴
　3-2-1　 Arduino はオープンソースハードウェアのマイコンボード
　3-2-2　Arduino 互換機について
　3-2-3　Arduino マイコンボードのハードウェア構成
　3-2-4　Arduino IDE の開発環境について
　3-2-5　Arduino マイコンボード上のソフトウェアの書き換え
3-3 Arduino マイコンボードのピンソケットとピンの配置
　3-3-1　 Arduino マイコンボードのピンソケット
3-4 Arduino シールドの利用方法
　3-4-1　Arduino シールドとArduino マイコンボード
3-5 Arduino マイコンボードおよびその互換機で使用されているマイコン
　3-5-1　ATMEL 社のAVR マイコンを使用している互換機
　3-5-2　ATMEL 社のAVR マイコンの種類
　3-5-3　 ATMEL 社のAVR マイコン以外を使用しているArduino 互換機

第4章 Android SDK を使用して外部機器と接続する

4-1 Android 端末とArduino マイコンボードを接続する
　4-1-1　Android 端末について
　4-1-2　パーミッションを設定する
4-2 microSD カードにファイルを保存する
　4-2-1　外部ストレージ（microSD）の利用方法
　4-2-2　パーミッションを設定する
　4-2-3　外部ストレージを使うために必要なこと
　4-2-4　サンプルコードで確認する
4-3 カメラを利用する
　4-3-1　Android でカメラを使う方法
　4-3-2　概要、特徴、注意点、パーミッション、API パッケージ
　4-3-3　カメラを使うために必要なこと
4-4 Android のセンサーを利用する
　4-4-1　Android のセンサーについて
　4-4-2　使い方と取得値の意味を知る
　4-4-3　照度センサーの利用方法
4-5 音声を再生する／録音する
　4-5-1　インターフェースとして注目される「音声」
　4-5-2　MediaPlayer で音声を再生する
　4-5-3　音声を再生する
　4-5-4　MediaRecorder で録音する
　4-5-5　録音処理を実装する
4-6 位置情報を取得する
　4-6-1　GPS を利用した位置情報の取得について
　4-6-2　位置情報を受け取る
　4-6-3　取得条件を指定する
　4-6-4　位置情報の通知と取得

第5章 Arduino IDE でArduino マイコンボードを制御する

5-1 本章で使用するArduino マイコンボード
　5-1-1　Arduino マイコンボードと接続するデバイス
5-2 LED を接続して点灯させる
　5-2-1　LED を接続する
　5-2-2　Arduino 用の最も基本的なコードを作成する
　5-2-3　汎用I/O の出力値設定を変更し、LED を点灯させる
　5-2-4　Arduino IDE でコンパイルする
　5-2-5　コンパイル中のログを確認する
　5-2-6　Arduino マイコンボードを書き換える
5-3 LED を点滅させる
　5-3-1　スケッチを作成する
5-4 押しボタンスイッチを接続してスイッチのON／OFF で動作を変化させる
　5-4-1　本節で作成する機器
　5-4-2　Arduino マイコンボードにスイッチを接続する
　5-4-3　スケッチを作成する
　5-4-4　ハードウェアを組み立てる
　5-4-5　動作を確認する　
5-5 Arduino マイコンボードのアナログ入力を使用する
　5-5-1　作成する機器
　5-5-2　Arduino マイコンボードでアナログ電圧を検出する
　5-5-3　スケッチの作成
　5-5-4　動作を確認する
5-6 PWM 出力を使用する
　5-6-1　本節で作成する機器
　5-6-2　Arduino マイコンボードからPWM 出力を行う
　5-6-3　スケッチを作成する
　5-6-4　動作を確認する
5-7 ドットマトリクスモジュールを制御する
　5-7-1　LED を使用した表示機器の例
　5-7-2　LED 以外を使用したドットマトリクス表示器の例
　5-7-3　ドットマトリクスLED モジュールの制御の例
　5-7-4　Arduino マイコンボードとLED ユニットを接続する
　5-7-5　LED ユニットの制御
　5-7-6　スケッチを作成する
　5-7-7　動作を確認する
5-8 USB 経由でPC とシリアル通信を行う
　5-8-1　Arduino マイコンボードとPC 間で行うUSB 通信
　5-8-2　 UART からデータ送信するスケッチを作成してPC で受信する
　5-8-3　 Arduino マイコンボードから出力されたデータをPC で確認する
　5-8-4　PC から送信したデータをArduino で受信する

第6章 Android 端末でリモコンカーを操作する

6-1 リモコンカーの概要
　6-1-1　リモコンカーについて
　6-1-2　ADK 互換機の通信方法
　6-1-3　通信プロトコルを定義する
6-2 リモコンカーを作る
　6-2-1　リモコンカーに必要なパーツ
　6-2-2　モーターを使用する際の注意点
　6-2-3　モーターを制御する
　6-2-4　Ardumoto の仕様を確認する
　6-2-5　リモコンカーを走らせる
6-3 リモコンカーを操作するAndroid リモコンを作る
　6-3-1　リモコンアプリの概要
　6-3-2　データの送受信を行う

第7章 赤外線リモコンで家電製品を制御する

7-1 家電製品で使用されるリモコンの種類
　7-1-1　家電製品のリモコンのタイプ
　7-1-2　赤外線を利用するタイプ
　7-1-3　電波を利用するタイプ
　7-1-4　学習リモコンのタイプ
7-2 赤外線学習リモコンの送受信に用いる部品
　7-2-1　赤外線発光部と赤外線受光部
　7-2-2　市販の学習リモコンの例
7-3 赤外線の発光パターンを確認する
　7-3-1　赤外線リモコンのコマンド内のフォーマット
7-4 Arduino で赤外線学習リモコンを制作する
　7-4-1　赤外線学習リモコンに必要なもの
　7-4-2　具体的な配線例
7-5 Arduino で赤外線学習リモコンをプログラムする
　7-5-1　赤外線学習リモコンの概要
　7-5-2　赤外線学習リモコンの発光パターンの受信
　7-5-3　赤外線学習リモコンの送信処理を作成する
　7-5-4　Arduino 単体で動作する赤外線学習リモコンに仕上げる
　7-5-5　動作を確認する
7-6 ADK に対応した赤外線学習リモコンを作成する
　7-6-1　構成を考える
　7-6-2　 Android 端末とArduino 赤外線学習リモコン間で行う通信処理を作成する
　7-6-3　Arduino 側のスケッチを作成する
　7-6-4　Android アプリを作成する
　7-6-5　 動作を確認する
　7-6-6　応用方法について

第8章 Android 対応の電子オルゴールを作る

8-1 Android と接続できるArduino 電子オルゴールを作成する
　8-1-1　Arduino 電子オルゴールの概要
8-2 Arduino でビープ音を生成する
　8-2-1　音階と周波数
　8-2-2　 Arduino マイコンボードにスピーカーを接続する
　8-2-3　スケッチを作成して音階を鳴らす
8-3 MML（Music Macro Language）を使用して楽譜データを演奏する
　8-3-1　MML とは
　8-3-2　MML の文法
　8-3-3　 Arduino マイコンボードでMML データを演奏する電子オルゴールを作る
　8-3-4　 Arduino 電子オルゴールで音楽に同期したイルミネーションを実現する
8-4 Android 対応の電子オルゴールにする
　8-4-1　 Android とArduino 電子オルゴールの間の通信を定義する
　8-4-2　Arduino 側のスケッチを作成する
　8-4-3　Android アプリを作成する
　8-4-4　動作を確認する
　8-4-5　応用編
8-5 Arduino 電子オルゴールをMIDI に対応させてシンセサイザーなどを制御する
　8-5-1　MIDI とは
　8-5-2　MIDI の通信技術とArduino MIDI シールド
　8-5-3　MIDI シールドから音を出す
　8-5-4　ノートオンのパラメータ
　8-5-5　Arduino Mega ADK とMIDI シールドを接続する
　8-5-6　Arduino 電子オルゴールをMIDI 対応にする
　8-5-7　動作を確認する

第9章 Arduino でセンサー情報を収集してAndroid と無線接続する

9-1 ZigBee 通信について
　9-1-1　ZigBee 通信とは
9-2 植物の状態をモニターする無線センサーロガーを作る
　9-2-1　必要な機器について
　9-2-2　水分センサーについて
　9-2-3　温度／湿度センサーと光センサーについて
　9-2-4　 Arduino に無線／ロギング機能を追加するワイヤレスSD シールド
9-3 準備するハードウェアのリスト
　9-3-1　開発に必要なハードウェア
9-4 SD データロガーを作る
　9-4-1　ハードウェアを確認する
　9-4-2　スケッチを記述する
9-5 無線モジュール「XBee」を使用する
　9-5-1　XBee を確認する
　9-5-2　X-CTU でXBee を設定する
　9-5-3　X-CTU をダウンロードする
　9-5-4　XBee の3 つの役割
　9-5-5　XBee の1 対1 無線通信の設定をする
9-6 Android 端末とXBee エクスプローラUSB を接続する
　9-6-1　USB Host API について
9-7 センサーを利用する
　9-7-1　センサーを拡張する
　9-7-2　水分センサー／光センサーからアナログ値を読み出す
　9-7-3　 外部ライブラリを使い、温度／湿度センサーの値を読み取る
　9-7-4　RTC モジュールから時刻を読み出す
9-8 Arduino スケッチを統合する
　9-8-1　ハードウェアを接続する
　9-8-2　Arduino のスケッチをまとめる

第10章 USB Host API を利用してKinect を制御する

10-1 USB の基礎知識
　10-1-1　物理デバイスと論理デバイス
　10-1-2　データ転送方式について
　10-1-3　デバイスデスクリプタ情報について
　10-1-4　Android USB Host API について
　10-1-5　パーミッションについて
10-2 Kinect でLED を点滅させるプログラムを作る
　10-2-1　LED の色を変更する
　10-2-2　AndroidManifest.xml を設定する
　10-2-3　device_filter.xml を作成する
　10-2-4　アプリケーションを起動する

第11章 MicroBridge を使用してAndroid 端末と連携する

11-1 MicroBridge を使用したAndroid 端末との通信
　11-1-1　ADK とMicroBridge
　11-1-2　 MicroBridge が使用する通信「Android Debug Bridge（ADB）」
　11-1-3　Android 端末でMicroBridge を利用する設定
11-2 MicroBridge のライブラリのダウンロードとインストール
　11-2-1　MicroBridge のダウンロードとインストール
　11-2-2　MicroBridge を一部変更する
11-3 MicroBridge の動作を確認する
　11-3-1　MicroBridge を使用したlogcat 取得の流れ
　11-3-2　スケッチを作成する
　11-3-3　動作を確認する
11-4 Arduino マイコンボードからAndroid 端末にキーイベントを送り込んで端末を制御する
　11-4-1　 本節で行うAndroid 端末とArduino マイコンボードの接続方法
　11-4-2　adb shell コマンド
　11-4-3　adb shell コマンドからキーイベントを発行する
　11-4-4　 Arduino に接続したスイッチからAndroid を制御する
　11-4-5　ハードウェアの制作
　11-4-6　スケッチを作成する
　11-4-7　動作を確認する
11-5 Android アプリと外部機器の間で自在にデータ通信をする
　11-5-1　adb forward コマンド
　11-5-2　 Android アプリからArduino Mega ADK 上のLED を制御する
11-6 MicroBridge を使用してアームロボットを作る
　11-6-1　アームロボットの仕様について
　11-6-2　サーボモーターについて
　11-6-3　Arduino からサーボモーターを制御する
　11-6-4　Arduino のライブラリを使用して、Arduino マイコンボードからサーボモーターを制御する
　11-6-5　 サーボモーターを組合わせて、アームロボットのハードウェアを作成する
　11-6-6　Arduino Mega ADK とアームロボットを接続する
　11-6-7　 Arduino でアームロボット制御用のスケッチを作成する
　11-6-8　アームロボット制御用Android アプリを作成する
　11-6-9　アームロボットの動作を確認する
11-7 MicroBridge を使用してAndroid アプリを自動起動させる
　11-7-1　 ADKのアプリ自動起動をMicroBridgeでも実現する
　11-7-2　Android でアクティビティを呼び出す
　11-7-3　Android アプリを自動起動するスイッチを作成する

第12章 組込みAndroid ADK 機器の開発に役立つツールや知識

12-1 組込み機器開発の御用達ショップ
　12-1-1　株式会社スイッチサイエンス
　12-1-2　株式会社秋月電子通商
12-2 テスターの使い方
　12-2-1　テスターとその使用方法
　12-2-2　電圧の測定
　12-2-3　電流の測定
　12-2-4　抵抗値の測定
12-3 電子工作に使える便利なAndroid アプリ
　12-3-1　ElectroDroid
　12-3-2　Arduino Companion
　12-3-3　PICmicro Database
12-4 オームの法則とLED 点灯回路
　12-4-1　オームの法則
　12-4-2　抵抗器で消費される電力を計算する
　12-4-3　 抵抗器と電圧計で回路に流れる電流を測定する
　12-4-4　LED の電流制限抵抗を選択する
12-5 ロジックアナライザを利用した開発
　12-5-1　 簡易ロジックアナライズ機能付きデジタルオシロスコープ
　12-5-2　個人でも利用可能な安価なロジックアナライザ
12-6 ロジック電圧とレベルシフタ
　12-6-1　Arduino Mega ADK のロジック電圧
　12-6-2　XBee のロジック電圧
　12-6-3　電圧の異なるロジック間の接続
12-7 USB コネクタの種類
　12-7-1　標準A コネクタ
　12-7-2　標準B コネクタ
　12-7-3　Mini-B コネクタ
　12-7-4　Micro-USB コネクタ
　12-7-5　その他のコネクタ
12-8 XBee シリーズ1 とシリーズ2 の違い
　12-8-1　通常版とPRO 版
　12-8-2　設定方法について

第13章 組込み開発TIPS集

13-1 ADK for 2012 とAOA 2.0
　13-1-1　 ADK 2012
　13-1-2　 ADK 2012 の機能
　13-1-3　 Android Open Accessory Protocol 2.0 について
　13-1-4　AOA 2.0 について
　13-1-5　ADK 2012 のアプリについて
13-2 USB Host シールドを使用したADK
　13-2-1　Arduino Mega ADK について
　13-2-2　開発に準備するもの
　13-2-3　USB Host シールド用Arduino ライブラリを準備する
　13-2-4　動作を確認する
13-3 リアルタイムクロック（RTC）を使う
　13-3-1　リアルタイムクロックを使ったサンプルの構成
　13-3-2　スケッチを作成する
13-4 Arduino Mega ADK を動かしながらSPI デバイスを使う
　13-4-1　ADK の動作と共存可能なSPI デバイス
　13-4-2　 SPI 接続のDAC（Digital - Analog Converter）をArduino から制御する
13-5 Arduino MEGA ／ Arduino MEGA ADK でUART1、2、3 を使う
　13-5-1　 PC とXBee の間でシリアルモニタ通信ができるサンプルの構成
　13-5-2　 スケッチを作成する
　13-5-3　 動作を確認する
13-6 GPIO Expander IC を使ってI/O ポートを増やす
　13-6-1　 GPIO Expander IC を使った回路
　13-6-2　 スケッチを作成する
13-7 有線で長距離通信を行う
　13-7-1　2 台のArduino を通信させる
　13-7-2　スケッチを作成する
13-8 Arduino で一定周期の決まった処理を行う
　13-8-1　millis 関数を使った処理
13-9 ソフトウェアシリアル通信ライブラリを使用する
　13-9-1　SoftwareSerial を利用する
13-10 ADK リモコンカーの動作を安定させる
　13-10-1　モーターのノイズ対策を行う
　13-10-2　電源供給を安定化させる
13-11 ADK リモコンカーをワイヤレス化する
　13-11-1　ADK リモコンカーを無線化する構成
　13-11-2　スケッチを作成する
13-12 Arduino でXBee を安定して使う方法
　13-12-1　電源供給を安定化させる
　13-12-2　XBee のリセット回路を追加する
13-13 Arduino ワイヤレスプロトシールドとArduino ワイヤレスSD シールドを活用する
　13-13-1　Arduino とXBee を接続する
　13-13-2　 X-CTU を利用したXBee のファームウェアのアップデートや設定の変更方法
13-14 USB ホストシールドの初期化に失敗した時の対処方法
　13-14-1　Arduino 端末と通信できない時
13-15 Arduino におけるポートレジスタを使ったI/O 操作
　13-15-1　Arduino におけるI/O 操作とAVR マイコンとの関係
　13-15-2　直接レジスタを利用して接続する方法
　13-15-3　PINx レジスタから対応するビットを読み出す

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