【ラズパイ４＋ラズピコ】ノーコードで手軽に IoTサービス開発<機材持ち帰り>

スマート家電や、ウェアラブル端末、無人の店舗、スマート工場など、IoTの普及が進む中、様々な技術が進化しています。IoTシステム開発は、センサなどを接続するエッジデバイスとサーバ、さらに、エッジとサーバをつなぐ通信などの複数の要素が不可欠です。サーバ側は一般的なITのスキルで構築できることが多いかと思います。しかしながら、エッジデバイスは組み込み用のマイコンで実装することが多く、組み込みマイコン（MCU）の開発スキルが必要となります。また、通信も一般的なHTTTPではなく、MQTTなどのIoT向けの通信プロトコルを使うことがよくあります。しかしながら、これらの個々の技術を理解して、組みわせてIoTシステムを開発するのは、骨が折れることです。

また、プログラミングに慣れていない方は、サーバ側のプログラミングに加え、開発方法が異なるマイコン側のプログラミングも必要となるため、スキルの習得に多大な時間と労力を要します。そこで、プログラミングの壁を下げるため、様々なツールが登場しています。
その中の一つとして、ローコード/ノーコードプログラミング※があげられます。パーツをドラッグアンドドロップでつなぎ、プログラミングをしていくということで、コーディングに不慣れな方でも、直感的・視覚的にシステムが組めるようになります。
　IoTシステム開発向けのローコード/ノーコードとして、Node-REDが良く使われています。WindowsやLinuxなどの汎用OSが動作するサーバ側やエッジデバイスでもラズパイなどのリッチなリソース（マシン性能やメモリ）の場合、Node-REDが使用でき、たいへん楽に開発できるようになりました。また、IoT向けの通信プロトコルであるMQTTも、Node-REDを使うと、非常に簡単に扱うことができます。そもそも、Node-REDはMQTTを便利に使うために開発されて、発展したツールです。そのため、エッジ側もサーバ側でもNode-REDを使い、MQTTで接続すると、IoTのシステムが同じプラットフォーム上でシームレスに開発できるメリットがあります。

しかしながら、ラズパイも高くなり、最近では、仕様により違いがありますが1台1万円前後の値段がします（Pi4Bの場合）。エッジデバイスの数が少ないプロトタイプならともかく、数が増えた場合にラズパイをエッジに使うとコスト面で不利になります。そのため、エッジ側には、安価な組込みマイコン（MCU）を使用して、コストを下げる必要があり、STM32などのARMコアのマイコンやIoT向けのESP32などのマイコンなどがよく用いられています。 ラズパイのシリーズの中にもRP2040と呼ばれるマイコンがあり、これは、RaspberryPi PicoやPico Wなどのボードとして、数百円から千数百円で市販されています。
このPicoやPico Wは、ラズパイのシリーズなので、ラズパイと親和性が高いのですが、残念ながら汎用OSが動作しないためNode-REDが使用できませんでした。

でも、朗報があります。最近、マイコンのプログラムをNode-REDで記述することができるNode-RED MCU Edition(以下、Node-RED MCU)が登場し、ESP32などのマイコンのプログラミングにNode-REDを使えるようになりました。RP2040も対応していますので、ラズパイPicoやPicoWなどのプログラミングもNode-REDで記述し、マイコンに書きこめるようになりました（図1）。

これにより、マイコンからサーバ側までNode-REDとMQTTでシームレスにサクッと開発することが可能となり、IoTシステムの開発が楽になります。MQTTは軽量で、信頼性が高く、多数のデバイスが接続される大規模なIoTネットワークにも対応しており、柔軟にIoTシステムの構築できます。

本セミナーでは、Node-RED MCUとMQTTを活用して、IoTデバイスの開発事例として、ドア開閉センサの開発に取り組んでいただきます。機材持ち帰りのセミナーですので、セミナー終了後も職場やご自宅で継続的に開発に取り組んで頂けます。

Node-RED MCUの開発環境（兼MQTTサーバ）となるRaspberry Pi 4とエッジデバイスには無線LANに対応したRaspberry Pi Pico W(写真1)を使い、扉が開けば通知を送る仕組みを作成していただきます。 ドア開閉センサには、磁気センサを使用します（写真2）。
使用する通信方式は、「MQTT」を活用するため、将来的には多数のエッジデバイスの接続にも対応が可能です。ぜひこの機会に、「Node-RED MCU」とIoTに最適な通信方式「MQTT」とを用いてローコードツールでIoTのハードウェア＆ソフトウェア開発をする流れを体験してみてはいかがでしょうか！

写真1　 RaspberryPi PicoW（左）とNode-REDを動作させるRaspberryPi 4B（右）


写真2　扉の開閉を検知する磁気センサの例（ホールセンサ）

●持ち帰り機材
RaspberryPi4B 4GB
RSWD70 RasPiOSインストール済SDカード32GB
Raspberry Pi Pico W(足付)
microUSBケーブル 50cm
ブレッドボード スケルトン
PARALIGHT L-513LRT LED 5φ 赤
カーボン抵抗 1/4W 5% 200Ω
ジャンパワイヤー 6本

※プロジェクトサポートにご登録の方、
　TEQS入居者の参加費（機材費）についてはお問い合わせください。

・センシング技術を活用したサービス
・センシングによる物理的な行動のデジタル化
・忘れ物タグなどの大規模に活用されるサービス

・Node-RED 及びNode-RED MCUによる開発とMQTTについて（座学）
・RaspberryPi4とPicoの接続とNode-RED MCUの基本（ハンズオン）
・ドア開閉センサの開発（ハンズオン）
　・RaspberryPi4上のNode-RED MCUを使ったローコードのマイコンプログラム開発
　・Node-RED によるMQTTサーバ（RaspberryPi4）と通知アプリの開発
・Node-RED MCU開発環境のRaspberryPi4へのインストール方法（座学）

・MQTTについての概要を知る
・Node-RED MCUの基本操作を知る
・RaspberryPi4とPicoの接続ができる

・IoTデバイス開発に関係されている方、今後の開発を検討されている方
・ハードウェアスタートアップを目指す方
・ノーコードIoT開発に興味のある方
・MQTTを学びたい方

トライアングルエレクトロニクス　代表
久保幸夫

IoTや組み込みシステム、ネットワーク系の技術教育、執筆、講師活動を行う。
テックスでは、Raspberry Pi やIoT関連の講師を担当。（下記参考）

『話題の小型パソコン基板Raspberry Piで電子工作入門〜イメディオ電子工作部』
https://teqs.jp/report/140827.php

IoTシステム構築実習セミナー
〜さくらのIoT PlatformでArduinoマイコンをクラウド接続〜
https://teqs.jp/report/170201.php


講師のSTM32マイコン関連の著書



ディジタル・デザイン・テクノロジ　No.14　　
http://www.kumikomi.net/digital-design/contents/0014.php
マイコンでハードウェア制御 超入門
LED点滅からセンサ読み取りとモータ駆動まで!!

他　
日経ネットワーク、電気と工事、電子工作マガジンなどで
記事を担当する。

ハンズオン

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大阪市住之江区南港北2-1-10　アジア太平洋トレードセンター（ATC）内 ITM棟6階
（ニュートラム南港ポートタウン線　トレードセンター前駅下車）
https://teqs.jp/about_us/access.php/

強風などの場合は地下鉄・ニュートラムの運行が遅れる場合があります。
念のため時間に余裕をもってお越しください。

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8.マスクの着用、手指の消毒など感染予防にご協力をお願いします。

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※特にGmail、Yahoo!メール、Hotmail、Docomo、ezwebメールをご利用のお客様から
「当方からのメールが届かない」「返信がない」とのご連絡をよくお受けします.
お客様が迷惑メールの設定をしていなくても、プロバイダの設定で自動で迷惑メールへ
振り分けられているケースが非常に多くなっておりますので、
[迷惑メールフォルダ] に移動されたメッセージをご確認ください。

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TEQSセミナー担当 06-6615-1000 へお電話にてご連絡願います。