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[NEW] 2017/03/10

Raspberry Pi3で iPhoneの開発言語でお馴染みの Swiftを動かし、GPIOを操作して Lチカする方法 Raspberry Pi3で iPhoneの開発言語でお馴染みの Swiftを動かし、GPIOを操作して Lチカする方法

(Raspbian Jessieで Swift言語のセットアップ方法、GPIOの LEDを Lチカや I2Cを制御する方法)

Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]






● Raspberry Pi 3 Model B

 Raspberry Pi3 Model B RPI2 RPI3

 大人気の CPUボードの Raspberry Piに WiFiと Bluetoothが搭載されたモデルが新発売となりました。
 以前から Raspberry Pi 2を買おうかどうか迷っていましたが、Raspberry Pi 3 Model Bの発売を機に購入を決意してラズベリアンになる事にしました。

 ※ ラズパイの OS Raspbianはバージョンが上がる毎に過去の版と OSの内部の作りが変わり、過去に書かれた製作記事(例えば Raspbian Wheezyの時代の記事)がそのままではエラーが出たりして動かない事が有ります。
 ※ 当方のホームページのラズパイ記事は全て Raspberry Pi 3 Model Bと Raspbian Jessieの組み合わせで動作確認をしております。
(ただし、将来的に新しい Raspbian OSが出た場合に、当方の Raspbian Jessieを基にした内容がそのままでは動かない可能性が有ります。)


●ラズパイで iPhoneの開発言語でお馴染みの Swiftを動かし、更に GPIOも操作する方法

 ラズパイで Swift言語を動かす事に意味があるのか等は置いておいて、とにかく動かせると言う事で動かしてみます。

 Swiftや SwiftyGPIOのバージョンが上がった関係で、ググって出てくる他のブログのラズパイ Swiftや SwiftyGPIOに関する内容が古くなっており、そのままではエラーが出て動かせませんでした。
 2017年 3月現在の最新の状態で確実に動作させる事が出来る手順として、この記事はそれらの情報を更新すると言う意味合いも有ります。


●ラズパイ系の Swiftの種類

・ Umberto Raimondi氏のラズパイ用 Swift、SwiftyGPIOの作者でもある
Swift 3.0.2 For Raspberry Pi Zero/1/2/3 Published on December 30, 2016

・自分で Swiftをコンパイルしたい人用
Building Swift 3.0 on an ARMv7 System

・ libstdc++.so.6: version `GLIBCXX_3.4.21' not foundで動かなかった
プロジェクト Swift-3.0-Pi3-ARM-Incremental
 swift-3.0-2016-12-21-RPi23-ubuntu16.04.tar.gz 111.44MB
GLIBCXX_3.4.21
libstdc++.so.6: version `GLIBCXX_3.4.21' not found

strings /usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libstdc++.so.6 | grep GLIBCXX
GLIBCXX_3.4
GLIBCXX_3.4.1
GLIBCXX_3.4.2
GLIBCXX_3.4.3
GLIBCXX_3.4.4
GLIBCXX_3.4.5
GLIBCXX_3.4.6
GLIBCXX_3.4.7
GLIBCXX_3.4.8
GLIBCXX_3.4.9
GLIBCXX_3.4.10
GLIBCXX_3.4.11
GLIBCXX_3.4.12
GLIBCXX_3.4.13
GLIBCXX_3.4.14
GLIBCXX_3.4.15
GLIBCXX_3.4.16
GLIBCXX_3.4.17
GLIBCXX_3.4.18
GLIBCXX_3.4.19
GLIBCXX_3.4.20
GLIBCXX_DEBUG_MESSAGE_LENGTH

・ swift.org公式の Swift(x86用なので動きません)
Download Swift 3.0.2 Releases December 13, 2016
 cannot execute binary file: Exec format error


● Umberto Raimondi氏のラズパイ用 Swift

 この Swiftバイナリが一番簡単に動かす事が出来ます。

 Umberto Raimondi氏が Raspberry Pi Zero/1/2/3と全てのラズパイで動く Swiftのバイナリを公開しています。
 この方は Swiftで GPIOを動かす SwiftyGPIOを GitHubで公開しています。

Swift 3.0.2 For Raspberry Pi Zero/1/2/3 Published on December 30, 2016

 The ARMv6 - RaspberryPi (A,B,A+,B+) and the Zero
 The ARMv7 - RaspberryPi 2 and 3

● The ARMv7 - RaspberryPi 2 and 3

swift-3.0.2-RPi23-RaspbianNov16.tgz
 swift-3.0.2-RPi23-RaspbianNov16.tgz 110.26MB

GitHub - uraimo/SwiftyGPIO
 A Swift library to interact with GPIO/SPI/PWM on Linux/ARM boards (RaspberryPi, BeagleBone, CHIP, etc...)

$ uname -a
Linux raspberrypi 4.4.48-v7+ #964 SMP Mon Feb 13 16:57:51 GMT 2017 armv7l GNU/Linux

# sudo apt-get updateで内部データベースを最新の状態にする
sudo apt-get -y update

# ラズパイで Swiftを動かすのに必要なモジュールをダウンロードする
sudo apt-get -y install clang wget

# ラズパイ用の Swiftバイナリ一式をダウンロードする
wget https://www.dropbox.com/s/kmu5p6j0otz3jyr/swift-3.0.2-RPi23-RaspbianNov16.tgz

# ラズパイ用の Swiftバイナリ一式を解凍する
tar xvfz swift-3.0.2-RPi23-RaspbianNov16.tgz

# Swiftのバージョンを確認する
./usr/bin/swift --version
Swift version 3.0.2 (swift-3.0.2-RELEASE)
Target: armv7--linux-gnueabihf

# Swiftのパスを設定する
# ./usr/bin/を付ける必要が無くなる
export PATH=/home/pi/usr/bin/:"${PATH}"

# お決まりの Swift版 Hello Worldのサンプル
echo 'print("Hello World Swift !")' > test.swift

# インタプリタ形式でコンパイルせずにそのまま実行する方法
swift test.swift
Hello World Swift !

# swiftcコマンドで swiftファイルをコンパイルしてバイナリを生成する方法
swiftc test.swift

# コンパイルしたバイナリの確認する
ls -l test*
-rwxr-xr-x 1 pi pi 9244 Mar 11 11:53 test
-rw-r--r-- 1 pi pi 29 Mar 11 10:37 test.swift

# ./testでコンパイルしたバイナリを実行する
./test
Hello World Swift !


● swiftcコマンドで exit code 127のエラーが発生する場合の対処方法

 clangパッケージをインストールしていないと swiftcコマンドで exit code 127のエラーが出ます。

sudo apt-get -y install clang
 で clangパッケージをインストールします。

swiftc
<unknown>:0: error: link command failed with exit code 127 (use -v to see invocation)

 exit code 127エラーが出る場合
$ swiftc -v test.swift
Swift version 3.0.2 (swift-3.0.2-RELEASE)
Target: armv7--linux-gnueabihf
/home/pi/usr/bin/swift -frontend -c -primary-file test.swift -target armv7--linux-gnueabihf -disable-objc-interop -color-diagnostics -module-name test -o /tmp/test-971861.o
/home/pi/usr/bin/swift-autolink-extract /tmp/test-971861.o -o /tmp/test-97f5a1.autolink
clang++ -fuse-ld=gold -target armv7--linux-gnueabihf -Xlinker -rpath -Xlinker /home/pi/usr/lib/swift/linux /home/pi/usr/lib/swift/linux/armv7/swift_begin.o /tmp/test-971861.o -L /home/pi/usr/lib/swift/linux --target=armv7--linux-gnueabihf -lswiftCore @/tmp/test-97f5a1.autolink /home/pi/usr/lib/swift/linux/armv7/swift_end.o -o test
<unknown>:0: error: link command failed with exit code 127 (use -v to see invocation)

 正常に swiftcでコンパイル出来る場合
$ swiftc -v test.swift
Swift version 3.0.2 (swift-3.0.2-RELEASE)
Target: armv7--linux-gnueabihf
/home/pi/usr/bin/swift -frontend -c -primary-file test.swift -target armv7--linux-gnueabihf -disable-objc-interop -color-diagnostics -module-name test -o /tmp/test-a1b02c.o
/home/pi/usr/bin/swift-autolink-extract /tmp/test-a1b02c.o -o /tmp/test-c02645.autolink
/usr/bin/clang++ -fuse-ld=gold -target armv7--linux-gnueabihf -Xlinker -rpath -Xlinker /home/pi/usr/lib/swift/linux /home/pi/usr/lib/swift/linux/armv7/swift_begin.o /tmp/test-a1b02c.o -L /home/pi/usr/lib/swift/linux --target=armv7--linux-gnueabihf -lswiftCore @/tmp/test-c02645.autolink /home/pi/usr/lib/swift/linux/armv7/swift_end.o -o test


● SwiftyGPIOを使って Swiftでラズパイの GPIOに接続した LEDを Lチカする

 SwiftyGPIOを使って Swiftでラズパイの GPIOに接続した LEDを Lチカします。

 GPIOに LEDを接続する方法は下記をご覧ください。
 今回も GPIO22に LEDを接続します。

[NEW] 2016/04/02
Raspberry Pi 3の GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法
Raspberry Pi 3の GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法

  ラズパイ3の GPIOに LEDとスイッチを取り付けて Lチカ実験する方法

# SwiftyGPIOライブラリ一式(swiftソース)をダウンロードする
wget https://raw.githubusercontent.com/uraimo/SwiftyGPIO/master/Sources/SwiftyGPIO.swift
wget https://raw.githubusercontent.com/uraimo/SwiftyGPIO/master/Sources/Presets.swift
wget https://raw.githubusercontent.com/uraimo/SwiftyGPIO/master/Sources/SunXi.swift

# サンプルの main.swiftをダウンロードする
wget https://raw.githubusercontent.com/uraimo/SwiftyGPIO/master/Examples/Basic/raspi2/Sources/main.swift

# サンプルの main.swiftを下記の様に編集する
# (GPIO22に LEDを接続して Lチカする 2秒周期)
# import SwiftyGPIOをコメント化
# GPIOを 22に変更
# sleep関数を追加
# sleep(1);で 1秒待つ
# usleep(1000000);で 1000000マイクロ秒 = 1000000us = 1000ms = 1秒待つ
nano main.swift
import Glibc

let gpios = SwiftyGPIO.GPIOs(for:.RaspberryPi2)

gpios[.P22]!.direction = .OUT
while true {
    gpios[.P22]!.value = 1
    sleep(1);
    gpios[.P22]!.value = 0
    sleep(1);
}

# (最初に作成した Hello World Swift !の test.swiftを削除する)
rm test.swift

# コンパイルする
swiftc *.swift

$ ls -l main
-rwxr-xr-x 1 pi pi 193856 Mar 11 13:11 main

# 実行する
./main
# GPIO22に接続した LEDが 2秒周期で Lチカする(1秒毎に LEDがオンとオフをする)



● SwiftyGPIOの GPIOピン番号の指定方法

GPIO: RASPBERRY PI MODELS A AND B
・GPIO: RASPBERRY PI MODELS A AND B
GPIO: RASPBERRY PI MODELS A AND B
 (公式ページより引用)
 26ピンコネクタの 黄色丸の数字を指定します。

GPIO: MODELS A+、B+、RASPBERRY PI 2 B AND RASPBERRY PI 3 B
・GPIO: MODELS A+、B+、RASPBERRY PI 2 B AND RASPBERRY PI 3 B
GPIO: MODELS A+、B+、RASPBERRY PI 2 B AND RASPBERRY PI 3 B
 (公式ページより引用)
 40ピンコネクタの 黄色丸の数字を指定します。
 (前半の 26ピンの配置は PI MODELS A AND Bと同じです。)


● SwiftyGPIO SwiftyGPIO.GPIOsに指定するボードの種類

旧書式: SwiftyGPIO.getGPIOsForBoard(.RaspberryPiPlusZero)
新書式: SwiftyGPIO.GPIOs(for:.RaspberryPiPlusZero)

 ラズパイ3の場合は RaspberryPi2を指定して、SwiftyGPIO.GPIOs(for:.RaspberryPi2)とします。

SwiftyGPIO.GPIOsに指定するボードの種類は、
SwiftyGPIO.swift
 の下記で Enum定義されています。
public enum SupportedBoard {
    case RaspberryPiRev1   // Pi A,B Revision 1
    case RaspberryPiRev2   // Pi A,B Revision 2
    case RaspberryPiPlusZero // Pi A+,B+,Zero with 40 pin header
    case RaspberryPi2 // Pi 2 with 40 pin header
    case CHIP
    case BeagleBoneBlack
    case BananaPi
    case OrangePi
    case OrangePiZero
}

 それ以外にも SPIや PWMの指定が有ります。(SwiftyGPIO.swiftの中を見ると色々な事を発見出来ます。)
public struct SwiftyGPIO {

    public static func GPIOs(for board: SupportedBoard) -> [GPIOName: GPIO] {
        switch(board){
        case .RaspberryPiRev1:
            return GPIORPIRev1
        case .RaspberryPiRev2:
            return GPIORPIRev2
        case .RaspberryPiPlusZero:
            return GPIORPIPlusZERO
        case .RaspberryPi2:
            return GPIORPI2
        case .CHIP:
            return GPIOCHIP
        case .BeagleBoneBlack:
            return GPIOBEAGLEBONE
        case .BananaPi:
            return GPIOBANANAPI
        case .OrangePi:
            return GPIOORANGEPI
        case .OrangePiZero:
            return GPIOORANGEPIZERO
        }
    }

    public static func hardwareSPIs(for board: SupportedBoard) -> [SPIOutput]? {
        switch(board){
        case .RaspberryPiRev1:
            fallthrough
        case .RaspberryPiRev2:
            fallthrough
        case .RaspberryPiPlusZero:
            fallthrough
        case .RaspberryPi2:
            return [SPIRPI[0]!,SPIRPI[1]!]
        case .BananaPi:
            return [SPIBANANAPI[0]!,SPIBANANAPI[1]!]
        default:
            return nil
        }
    }

    public static func hardwarePWMs(for board: SupportedBoard) -> [Int:[GPIOName:PWMOutput]]? {
        switch(board){
        case .RaspberryPiRev1:
            fallthrough
        case .RaspberryPiRev2:
            fallthrough
        case .RaspberryPiPlusZero:
            return PWMRPI1
        case .RaspberryPi2:
            return PWMRPI23
        default:
            return nil
        }
    }
}
public enum GPIODirection: String {
    case IN="in"
    case OUT="out"
}

public enum GPIOEdge: String {
    case NONE="none"
    case RISING="rising"
    case FALLING="falling"
    case BOTH="both"
}

public enum ByteOrder{
    case MSBFIRST
    case LSBFIRST
}


● Xcode Swiftまとめ macOS、Mac OS X用です。
Macintosh Hackintosh Xcode Swift開発など
Xcodeで Mac OSX用のクリップボード共有&履歴アプリを作る
Xcodeで Mac OSX用のスクリーンマスコットアプリを作る
Xcodeで Mac OSX用のスクリーンキャプチャアプリ&画像保存を作る
Xcodeで Mac OSX用のスクリーン拡大鏡アプリを作る
Xcodeで Mac OSX用の Finderからドラッグ&ドロップを受け付けるアプリを作る
Xcodeで Mac OSX用の使えそうな処理を Tipsとしてまとめ



Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]

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