TWELITE SPOT

• 1: まずは使ってみる
• 2: ESP32 を使ったファームウェア開発の基礎
• 3: TWELITE 子機からのデータ受信
• 4: 関連情報

無線LANゲートウェイ TWELITE SPOT は、低消費電力が特徴の無線マイコンモジュール TWELITE と 無線 LAN マイコンモジュール ESP32 を組み合わせた製品です。ESP32 のファームウェアを開発することで、TWELITE のネットワークと Wi-Fi ネットワークを連携させることができます。

製品仕様については データシート をご覧ください。

TWELITE と ESP32 で広がる世界

TWELITE SPOT は、小型で省電力、さらにペアリングをしないため多くの端末を同時に使用できる TWELITE シリーズと無線 LAN マイコンモジュール ESP32 を組み合わせた製品です。

TWELITE シリーズを愛用されているお客さまへ

周波数チャネルなどの設定変更は ESP32 から行います。他製品のように 7Pインタフェースからインタラクティブモードを使用することはできません 。ESP32 向けに用意された TWELITE 専用の Arduino ライブラリを使って設定 します。

※ TWELITE 側の 7P インタフェースは、SPOT 専用の親機アプリのアップデートにのみ使用します。

ESP32 のファームウェアを開発することで、例えば下記のようなシステムを実現できます。

ローカルサーバ	ローカルゲートウェイ	IoT ゲートウェイ
TWELITE 子機のデータを LAN 内で共有	TWELITE 子機のデータを LAN 内で利用	TWELITE 子機のデータをクラウドに利用

ローカルサーバ

ESP32 をサーバとして使用します。例えば、TWELITE CUE が計測した加速度データをスマートフォンに表示したり、TWELITE DIP の出力ポートをスマートフォンで操作したりすることができます。

サンプルスケッチ

• ホストしたページへデータを表示する spot-server.ino

ローカルゲートウェイ

ESP32 を LAN に接続します。例えば、ビル全体に設置した TWELITE ARIA が送るデータを各フロアの TWELITE SPOT で受信し、LAN 上のサーバに全フロアの温湿度データを集約することができます。

サンプルスケッチ

• WebSocket サーバへ送信する spot-router.ino

IoT ゲートウェイ

ESP32 をインターネットに接続します。例えば、TWELITE CUE と磁石をドアに取り付け、取得したドアの開閉状態から、ドアが開いたままであることをクラウド上で検知できます。

サンプルスケッチ

• REST API を使用する spot-httpbin.ino
• Google スプレッドシートを使用する spot-google-sheets.ino

Arduino IDE と専用ライブラリによる開発

TWELITE SPOT によるシステムを構築するには、ESP32 のファームウェアを開発する必要があります。

このとき、ESP32 のファームウェア開発には Arduino IDE が使用できます。

Web 上には、Arduino IDE によるファームウェア開発についての膨大な情報があります。

例えば、esp32 arduino と検索してみてください。

Arduino ライブラリマネージャで配布中の MWings ライブラリ により、TWELITE 子機からのパケット受信や TWELITE 子機へのコマンド送信を簡単に行うことができます。

MWings ライブラリは、Arduino UNO R4 シリーズにも使用できます。

スタートガイドの流れ

このスタートガイドでは、TWELITE SPOT の動作確認、ESP32 開発環境の構築、簡単なスケッチの作成および書き込みを行います。

1. TWELITE SPOT の動作を確認する

まずは使ってみる

内容

TWELITE SPOT にプリインストールされているアプリを使って、加速度センサー無線タグ TWELITE CUE のデータをスマートフォンで閲覧してみます。

必要なもの

TWELITE SPOT	TWELITE CUE
TWELITE 親機	TWELITE 子機

2. ESP32 の Hello World を行う

ESP32 を使ったファームウェア開発の基礎

内容

開発環境の構築、Hello World スケッチの作成・書き込み、動作確認を行ってみます。

必要なもの

TWELITE SPOT	TWELITE R3
ファームウェアを書き込むための TWELITE SPOT 本体	PC と TWELITE SPOT を接続するための USB アダプター

3. TWELITE CUE からデータを取得する

TWELITE との通信

内容

TWELITE CUE の加速度データを ESP32 から出力してみます。

必要なもの

TWELITE SPOT	TWELITE CUE	TWELITE R3
ファームウェアを書き込むための TWELITE SPOT 本体	TWELITE SPOT と通信するための TWELITE 子機	PC と TWELITE SPOT を接続するための USB アダプター

スタートガイドでは TWELITE の子機として TWELITE CUE を使いますが、内容は 温湿度センサー無線タグ TWELITE ARIA など、他の TWELITE シリーズにも応用できます。

スタートガイドでは、サードパーティのオープンソースソフトウェアを使用します。

サードパーティのソフトウェアについて、その詳しい使用方法を弊社からご案内することはいたしかねます。また、サードパーティのソフトウェアを使用されたことによるいかなる損害についても、弊社は一切の責任を負いません。

1 - まずは使ってみる

ここでは、TWELITE SPOT が無線 LAN のアクセスポイントとして機能します。

用意するもの

• 無線LANゲートウェイ TWELITE SPOT
  • 電源用 USB-C ケーブル
  • USB AC アダプタ（1A 以上供給できるもの）
• 加速度センサー無線タグ TWELITE CUE （お持ちでない場合はご購入ください 👉 販売店一覧）
• 📱 スマートフォン

TWELITE SPOT の動作を確認する

1. 本体を起動する ⚡

TWELITE SPOT の側面に USB-C ケーブルを接続し、USB AC アダプタから電源を供給してください。

2. TWELITE CUE を起動する ⚡

TWELITE CUE に CR2032 型コイン電池を挿入してください。ただちに動作を開始します。

3. スマートフォンを接続する 📱

スマートフォンの Wi-Fi 設定からネットワーク TWELITE SPOT (XXXX) に接続してください。

4. Webブラウザを開く 🌐

スマートフォンのWebブラウザを開き、spot.local へアクセスしてください。

以下のような画面が表示されます。

5. CUE ビューアを開く 📈

CUE Viewer をタップして、CUE ビューアの画面を開いてください。

以下のような画面が表示されます。

2 - ESP32 を使ったファームウェア開発の基礎

用意するもの

• 無線LANゲートウェイ TWELITE SPOT
  • 電源用 USB-C ケーブル
  • USB AC アダプタ（1A 以上供給できるもの）
• USBアダプター TWELITE R3 （お持ちでない場合はご購入ください 👉 販売店一覧）
  • 通信用 USB-C ケーブル
• 💻 コンピュータ

環境を構築する

1. IDE を導入する 🚛

コンピュータに Arduino IDE 1.x を導入していない場合は、Arduino 公式ダウンロードページから Legacy IDE (1.8.X) をダウンロードのうえ、これをインストールしてください。

2. ツールチェインを導入する 🚚

Arduino IDE 1.x に Arduino core for the ESP32 を導入していない場合は、ボードマネージャの URL に下記を追加し、esp32 ボード定義をインストールしてください。

https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json

3. ボード設定を行う ⚙️

TWELITE SPOT に合わせて、Arduino core for the ESP32 の設定を行います。

ボード種別を選択する

ツールバーの ツール -> ボード -> ESP32 Arduino -> ESP32 Dev Module を選択してください。

ボード設定を行う

下図と同様に設定してください。

TWELITE SPOT を準備する

1. フタをはずす ⛏️

TWELITE SPOT のケース上面のフタをはずしてください。

スイッチやコネクタ類が露出します。

2. TWELITE R3 / R2 をつなぐ 🔌

ESP32用 7P インターフェイス（ESP32 と記載）に TWELITE R3 / R2 を接続してください。

3. USB-C 電源をつなぐ ⚡

側面の USB-C コネクタ に 5V 電源を供給してください。

スケッチを動かす

Arduino では、プログラムコード／プロジェクトのことをスケッチと呼びます。

1. スケッチを作成する 👨‍💻

ESP32 から文字列をシリアル出力し、Arduino IDE のシリアルモニタに出力する Hello World スケッチを作成します。

Arduino IDE を起動して、下記のコードを入力してください。

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Hello, World!");
}

void loop() {
}

setup() の内容は起動時に一度だけ実行されます。一方、loop() の内容は際限なく繰り返し実行されます。

2行目では、シリアルポートのボーレート（通信速度）を 115200bps に設定しています。

  Serial.begin(115200);

3行目では、"Hello, World!" という文字列をシリアルポートに出力しています。

  Serial.println("Hello, World!");

2. スケッチを書き込む ⚒️

シリアルポートを選択する

ツール -> シリアルポート メニューから、 接続したデバイス（TWELITE R シリーズ）のポートを選択してください。

ESP32 を起動する

ESP32 をプログラムモードで起動します。

ESP32 リセットスイッチ EN(RST) と ESP32 ブートスイッチ BOOT を押し、EN(RST) -> BOOT の順で離してください。

スケッチを書き込む

Arduino IDE 上部の マイコンボードに書き込む ボタンをクリックしてください。

3. シリアルモニタを開く 🖥️

画面を開く

Arduino IDE 右上の シリアルモニタ ボタンをクリックしてください。

設定する

シリアルモニタ画面の右下のボーレートを 115200 に設定してください。

4. スケッチを動かす 🚀

ESP32 を再起動する

書き込みが完了したら、TWELITE SPOT の ESP32 リセットスイッチ EN(RST) を押して離し、ESP32 をリセットしてください。

シリアルモニタを確認する

シリアルモニタに以下の文字列が表示されたら成功です。

Hello, World!

3 - TWELITE 子機からのデータ受信

用意するもの

• 無線LANゲートウェイ TWELITE SPOT
  • 電源用 USB-C ケーブル
  • USB AC アダプタ（1A 以上供給できるもの）
• 加速度センサー無線タグ TWELITE CUE （お持ちでない場合はご購入ください 👉 販売店一覧）
  • CR2032 コイン電池
• USBアダプター TWELITE R3 （お持ちでない場合はご購入ください 👉 販売店一覧）
  • 通信用 USB-C ケーブル
• 💻 コンピュータ

環境を構築する

1. 開発環境を導入する 🚛

ESP32 を使ったファームウェア開発の基礎 の環境構築を行っていない場合は、これを実施してください。

2. ボード設定を行う ⚙️

ボード種別を ESP32 Dev Module としたうえで、下記のように設定してください。

3. ライブラリを導入する 🚚

ESP32 から TWELITE を使うために必要となる MWings ライブラリをインストールします。

スケッチ -> ライブラリをインクルード -> ライブラリを管理… を開いてください。

検索ボックスに MWings と入力し、MWings をインストールしてください。

TWELITE SPOT を準備する

1. フタをはずす ⛏️

TWELITE SPOT のケース上面のフタをはずしてください。

2. ケーブルをつなぐ 🔌

ESP32用 7P インターフェイス（ESP32 と記載）に TWELITE R3 / R2 を接続したうえで、側面の USB-C コネクタ に 5V 電源を供給してください。

まずはスケッチを動かしてみる

1. サンプルを開く 📂

Arduino IDE を起動し、ファイル -> スケッチ例 -> MWings -> monitor_spot_app_cue を選択してください。

2. シリアルポートを選ぶ ⚙️

ツール -> シリアルポート メニューから、 接続したデバイス（TWELITE R シリーズ）のポートを選択してください。

3. ESP32 を起動する 👇

ESP32 をプログラムモードで起動します。

リセットスイッチ EN(RST) と ESP32 ブートスイッチ BOOT を押し、EN(RST) -> BOOT の順で離してください。

4. スケッチを書き込む ⚒️

Arduino IDE 上部の マイコンボードに書き込む ボタンをクリックしてください。

5. シリアルモニタを開く 🖥️

画面を開く

Arduino IDE 右上の シリアルモニタ ボタンをクリックしてください。

設定する

シリアルモニタのボーレートを 115200 に設定してください。

6. ESP32 を再起動する 🚀

書き込みが完了したら、TWELITE SPOT の ESP32 リセットスイッチ EN(RST) を押して離し、ESP32 をリセットしてください。

7. 起動を確認する 💬

シリアルモニタに以下の文字列が表示されたら、起動に成功しています。

Monitor example for TWELITE SPOT: App_CUE (CUE Mode)

Monitor example for TWELITE SPOT: App_ARIA (ARIA Mode)

8. TWELITE CUE を起動する ⚡

TWELITE CUE に CR2032 型コイン電池を挿入してください。ただちに動作を開始します。

9. 受信を確認する 💬

シリアルモニタに以下のような文字列が表示されたら、TWELITE CUE からのデータ受信に成功しています。

Packet Number:     #3
Source Logical ID: 0x1
LQI:               147
Supply Voltage:    3310 mV
Accel Event:       Dice (1)
Accel X Axis [0]:  72 mG
Accel Y Axis [0]:  -64 mG
Accel Z Axis [0]:  1000 mG
Magnet State:      Leaving or Not found

スケッチの解説

サンプルスケッチ（monitor_spot_app_cue.ino）の内容を簡単に解説します。

ライブラリのインクルード

4行目では、さきほど導入した MWings ライブラリをインクルードしています。

#include "MWings.h"

ピン番号の定義

6-8行目では、ピン番号を定義しています。

const int RST_PIN = 5;
const int PRG_PIN = 4;
const int LED_PIN = 18;

TWELITE 設定の定義

10-11行目では、TWELITE SPOT に搭載された TWELITE 親機に適用する設定を定義しています。

const uint8_t TWE_CHANNEL = 18;
const uint32_t TWE_APP_ID = 0x67720102;

シリアルポートの設定

19-21行目では、使用するシリアルポートを初期化するとともに、シリアルモニタへ起動メッセージを出力しています。

  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Monitor example for TWELITE SPOT: App_CUE (CUE Mode)");
  Serial2.begin(115200);

Serial は、Arduino IDE の シリアルモニタとの通信に使います。シリアルモニタの設定に合わせて、ボーレートを 115200 bps としています。

一方、Serial2 は、TWELITE SPOT に搭載された TWELITE 親機との通信に使います。こちらも TWELITE 親機の初期設定に合わせて、ボーレートを 115200 bps としています。

TWELITE の設定

24-26行目では、Twelite.begin() を呼び出し、TWELITE SPOT に搭載された TWELITE 親機の設定と起動を行っています。

    Twelite.begin(Serial2,
                      LED_PIN, RST_PIN, PRG_PIN,
                      TWE_CHANNEL, TWE_APP_ID);

パケット受信時のイベントの登録

29-49行目では、Twelite.on() を呼び出し、TWELITE CUE から送られたデータに対して行う処理を登録しています。

ここでは、受信したパケットの内容をシリアルモニタに出力しています。

    Twelite.on([](const ParsedAppCuePacket& packet) {
        Serial.println("");
        Serial.print("Packet Number:     #");
        Serial.println(packet.u16SequenceNumber, DEC);
        Serial.print("Source Logical ID: 0x");
        Serial.println(packet.u8SourceLogicalId, HEX);
        Serial.print("LQI:               ");
        Serial.println(packet.u8Lqi, DEC);
        Serial.print("Supply Voltage:    ");
        Serial.print(packet.u16SupplyVoltage, DEC); Serial.println(" mV");
        Serial.print("Accel Event:       ");
        printAccelEvent(packet.u8AccelEvent);
        Serial.print("Accel X Axis [0]:  ");
        Serial.print(packet.i16SamplesX[0], DEC); Serial.println(" mG");
        Serial.print("Accel Y Axis [0]:  ");
        Serial.print(packet.i16SamplesY[0], DEC); Serial.println(" mG");
        Serial.print("Accel Z Axis [0]:  ");
        Serial.print(packet.i16SamplesZ[0], DEC); Serial.println(" mG");
        Serial.print("Magnet State:      ");
        printMagnetState(packet.u8MagnetState, packet.bMagnetStateChanged);
    });

上記のイベントは、TWELITE CUEからのパケットを受信したときにだけ呼び出されます。

受信したパケットの内容は ParsedAppCuePacket 型の引数 packet に格納されます。

packet には、下記のデータが含まれています（太字 のデータを上記のコード中で使用しています）。

Twelite.on([](const ParsedAppAriaPacket& packet) {
    // Handle packet...
});

TWELITE のデータの更新

55行目では、Twelite.update() を呼び出しています。

    Twelite.update();

Twelite.update() は、TWELITE 親機から送信されるパケットデータ（ModBus ASCII 形式）を順次1バイトずつ読み出す関数です。

4 - 関連情報

MWings ライブラリ

• GitHub リポジトリ：monowireless/mwings_arduino
• MWings API リファレンス：TWELITE Wings API for 32-bit Arduinos

TWELITE 製品データシート

• TWELITE SPOT
• TWELITE BLUE
• TWELITE R3

TWELITE SPOT マニュアル

スケッチ解説

• 無線 LAN なし
  • 超簡単！標準アプリのデータを取得・操作
  • キューアプリのデータを取得
  • アリアアプリのデータを取得
• 無線 LAN あり
  • プリインストール済みスケッチ
  • WebSocket による中継
  • REST API の使用
  • Google スプレッドシートの利用

その他

• 無線性能に配慮した設置方法
• Arduino IDE 1.x による開発環境の構築方法
• ESP32 へのスケッチの書き込み方法
• ESP32 へのファイルの書き込み方法
• ESP32 のパーティションテーブルを指定した書き込み方法

外部リンク

Arduino

• 公式サイト：Arduino - Home
  • API リファレンス：Arduino Reference - Arduino Reference
  • コーディングスタイルガイド：Arduino Style Guide for Creating Libraries | Arduino Documentation
  • 公式 JSON ライブラリ：arduino-libraries/Arduino_JSON: Official JSON Library for Arduino
  • 公式 NTP ライブラリ：arduino-libraries/NTPClient: Connect to a NTP server

ESP32

• 製品情報：ESP32 Wi-Fi & Bluetooth MCU I Espressif Systems
  • データシート：esp32_datasheet_en.pdf
• Arduino 向けツールチェイン：espressif/arduino-esp32: Arduino core for the ESP32
  • スタートガイド：Getting Started — Arduino-ESP32 documentation
  • 導入方法：Installing — Arduino-ESP32 documentation
  • API リファレンス：Libraries — Arduino-ESP32 documentation
    • Wi-Fi API：Wi-Fi API — Arduino-ESP32 documentation
  • チュートリアル：Tutorials — Arduino-ESP32 documentation
  • トラブルシューティング：Troubleshooting — Arduino-ESP32 documentation
• ESP-IDF：espressif/esp-idf: Espressif IoT Development Framework
  • ドキュメント：ESP-IDF Programming Guide - ESP32
    • マルチタスクやキュー関連：FreeRTOS (ESP-IDF) - ESP32

コミュニティ

ライブラリ

• 非同期 TCP：me-no-dev/AsyncTCP: Async TCP Library for ESP32
• 非同期 Web サーバ：me-no-dev/ESPAsyncWebServer: Async Web Server for ESP8266 and ESP32
• WebSocket：Links2004/arduinoWebSockets: arduinoWebSockets
• Google スプレッドシート：mobizt/ESP-Google-Sheet-Client: Arduino Google Sheet REST client library
• 日付と時刻：PaulStoffregen/Time: Time library for Arduino
• Seeed 96x96 / 128x128 OLED：Seeed-Studio/OLED_Display_96X96: Seeed OLED Display 96*96 library

プラグイン

• ファイル書き込み：me-no-dev/arduino-esp32fs-plugin: Arduino plugin for uploading files to ESP32 file system
• スタックトレース：me-no-dev/EspExceptionDecoder: Exception Stack Trace Decoder for ESP8266 and ESP32