IoT センサーデータ収集

NagiScript で IoT センサーデータを収集するシステムを開発するチュートリアルです。

概要

このチュートリアルでは、NagiScript で IoT センサーデータを収集し、クラウドに送信するシステムを作成します。

• 温度・湿度センサーの読み取り
• データの保存
• クラウドへの送信

プロジェクト構成

iot_sensor/
├── main.ngs
├── sensor.ngs
├── storage.ngs
└── cloud.ngs

実装

sensor.ngs — センサー操作

extern fn adc_read(channel: i32) i32
extern fn gpio_init(pin: i32) void
extern fn gpio_set(pin: i32, state: bool) void
extern fn delay(ms: i32) void

struct TemperatureSensor {
    pin: i32
}

fn TemperatureSensor.read(self: TemperatureSensor) f64 {
    val raw = adc_read(self.pin)
    val voltage = (raw as f64) * 3.3 / 1023.0
    val temperature = (voltage - 0.5) * 100.0
    temperature
}

struct HumiditySensor {
    pin: i32
}

fn HumiditySensor.read(self: HumiditySensor) f64 {
    val raw = adc_read(self.pin)
    val voltage = (raw as f64) * 3.3 / 1023.0
    val humidity = voltage * 100.0 / 3.3
    humidity
}

struct SensorData {
    temperature: f64
    humidity: f64
    timestamp: i64
}

storage.ngs — データ保存

import "std:io"
import "std:fs"

fn save_data(data: SensorData, path: str) Result<void, str> {
    val line = str(data.timestamp) + "," +
               str(data.temperature) + "," +
               str(data.humidity)

    fs.append_to_string(path, line + "\n")
        .map_err(fn(e: str) str { "Failed to save: " + e })
}

fn load_data(path: str) Result<List<SensorData>, str> {
    val content = fs.read_to_string(path)
        .map_err(fn(e: str) str { "Failed to load: " + e })?

    var data = List<SensorData> {}

    for line in content.split("\n") {
        if line.len() > 0 {
            val parts = line.split(",")
            if parts.len() >= 3 {
                data.add(SensorData {
                    timestamp: atoi(parts[0]),
                    temperature: atof(parts[1]),
                    humidity: atof(parts[2])
                })
            }
        }
    }

    Result.Ok(data)
}

cloud.ngs — クラウド送信

import "std:http"

struct CloudClient {
    endpoint: str
    api_key: str
}

fn CloudClient.send(self: CloudClient, data: SensorData) Result<void, str> {
    val payload = "{" +
        "\"timestamp\":" + str(data.timestamp) + "," +
        "\"temperature\":" + str(data.temperature) + "," +
        "\"humidity\":" + str(data.humidity) +
        "}"

    val response = http.post(self.endpoint, payload)
        .map_err(fn(e: str) str { "Network error: " + e })?

    if response.status == 200 {
        Result.Ok(())
    } else {
        Result.Err("Server error: " + str(response.status))
    }
}

main.ngs — メインプログラム

import "std:io"
import "std:time"
import "sensor"
import "storage"
import "cloud"

fn main() void {
    val temp_sensor = TemperatureSensor { pin: 0 }
    val hum_sensor = HumiditySensor { pin: 1 }
    val cloud = CloudClient {
        endpoint: "https://api.example.com/sensors",
        api_key: "your-api-key"
    }

    io.println("Starting IoT sensor data collection...")

    loop {
        val data = SensorData {
            temperature: temp_sensor.read(),
            humidity: hum_sensor.read(),
            timestamp: time.now()
        }

        io.println("Temperature: " + str(data.temperature) + " C")
        io.println("Humidity: " + str(data.humidity) + " %")

        match save_data(data, "sensor_data.csv") {
            Result.Ok(_) => io.println("Data saved locally"),
            Result.Err(e) => io.println("Save error: " + e)
        }

        match cloud.send(data) {
            Result.Ok(_) => io.println("Data sent to cloud"),
            Result.Err(e) => io.println("Cloud error: " + e)
        }

        delay(5000)  // 5 秒待機
    }
}

実行例

nagiscript run main.ngs

出力例：

Starting IoT sensor data collection...
Temperature: 23.5 C
Humidity: 65.2 %
Data saved locally
Data sent to cloud
Temperature: 23.6 C
Humidity: 65.1 %
Data saved locally
Data sent to cloud

学べること

1. ハードウェア操作: GPIO や ADC の使用
2. データ永続化: ファイルへのデータ保存
3. ネットワーク通信: HTTP によるクラウド送信
4. ループ処理: 定期的なデータ収集

トラブルシューティング

センサーが読めない

// デバッグ用
val raw = adc_read(0)
io.println("Raw value: " + str(raw))

クラウド送信が失敗する

// ネットワーク接続を確認
val response = http.get("https://api.example.com/health")
match response {
    Result.Ok(res) => io.println("Connected: " + res.body),
    Result.Err(e) => io.println("Connection failed: " + e)
}