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著者：大津 真
文章の作成やプログラミングに欠かせないのがテキストエディタ（以下、エディタ）です。この連載では、Linuxで利用できる定番エディタの特徴と使い方を解説していきます。第1回に取り上げるのは、CU（I Character User Interface）環境で利用できるシンプルで扱いやすい「GNU nano」です。
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図12 nanoの設定ファイル「~/.nanorc」の記述例
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# バックアップファイルを作成 set backup # 各行の左に行番号を表示 set linenumbers # 文字列検索時に大文字小文字を区別 set casesensitive # 長い行を画面の右端で折り返す set softwrap # オートインデント set autoindent # タブサイズを「4」に（デフォルトは「8」） set tabsize 4 # マウスのサポートを有効に set mouse |
著者：斉藤 博文
プログラミング言語「AWK」は、データストリーム（データの流れ）を逐次処理するのに適しています。本連載では、電子回路の分野でその特徴を生かし、シェルスクリプトを組み合わせてデジタル信号を処理します。最終回は前回の続きとして、心電図データの解析について解説します。
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図5 ecg.awk内のlpf()関数
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# low pass filter function lpf(arr_x, arr_y, idx_x, idx_y, ord, len_x, len_y, _ret, _gain) { _ret = 0.0; _gain = 1.0 / (ord * ord); _ret += 2.0 * get_buffer(arr_y, idx_y - 1, len_y); _ret -= 1.0 * get_buffer(arr_y, idx_y - 2, len_y); _ret += 1.0 * _gain * arr_x[idx_x]; _ret -= 2.0 * _gain * get_buffer(arr_x, idx_x - ord, len_x); _ret += 1.0 * _gain * get_buffer(arr_x, idx_x - 2 * ord, len_x); return _ret; } |
図6 ecg.awk内の最終結果を出力するprintf()文で群遅延を補正
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# print results printf("%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%f\n", get_buffer( \ arr_data_raw, idx_data - (val_gd_lpf + val_gd_hpf + val_gd_dif + val_gd_sma) - 2 * val_fs, len_data), get_buffer( \ arr_data_lpf, idx_data - (val_gd_hpf + val_gd_dif + val_gd_sma) - 2 * val_fs, len_data), get_buffer( \ arr_data_hpf, idx_data - (val_gd_dif + val_gd_sma) - 2 * val_fs, len_data), get_buffer( \ arr_data_dif, idx_data - val_gd_sma - 2 * val_fs, len_data), get_buffer( \ arr_data_squ, idx_data - val_gd_sma - 2 * val_fs, len_data), get_buffer( \ arr_data_sma, idx_data - 2 * val_fs, len_data), cnt_rri_curr * 0.005 * 1000, get_buffer( \ arr_data_flg, idx_data - (val_gd_dif + val_gd_sma) - 2 * val_fs, len_data)); } |
図12 ecg.awk内のしきい値（val_data_sma_threshold）を設定している箇所
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# update threshold every interval if (num_data % tap_interval == 0) { val_data_sma_threshold = val_data_sma_max * val_peak_rate; val_data_sma_max = 0; } else { if (val_data_sma_max < arr_data_sma[idx_data]) { val_data_sma_max = arr_data_sma[idx_data]; } } |
図13 ecg.awk内のval_data_flgを「1」に設定している箇所
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if (val_data_sma_curr > val_data_sma_threshold && val_data_sma_threshold >= val_data_sma_last) { val_data_hpf_max = 0; idx_data_hpf_max = 0; val_data_flg = 1; } |
図14 ecg.awk内のidx_data_hpf_maxを求めている箇所
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# search maximum index if (val_data_flg == 1) { val_data_hpf_curr = get_buffer(arr_data_hpf, idx_data - (val_gd_dif + val_gd_sma), len_data); idx_data_hpf_curr = idx_data - (val_gd_dif + val_gd_sma); idx_data_hpf_curr = idx_data_hpf_curr >= 0 ? idx_data_hpf_curr : idx_data_hpf_curr + len_data; if (val_data_hpf_max < val_data_hpf_curr) { val_data_hpf_max = val_data_hpf_curr; idx_data_hpf_max = idx_data_hpf_curr; } } |
図15 ecg.awk内のarr_data_flg[idx_data_hpf_max]を「1」に設定している箇所
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# end point to detect main peak if (val_data_sma_curr < val_data_sma_threshold && val_data_sma_threshold <= val_data_sma_last) { arr_data_flg[idx_data_hpf_max] = 1; |
図18 ecg.awk内のRRIを求めている箇所
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# calculate peak to peak interval if (idx_data - idx_data_hpf_max >= 0) { cnt_peak_curr = num_data - (idx_data - idx_data_hpf_max); } else { cnt_peak_curr = num_data - (idx_data - idx_data_hpf_max + len_data); } cnt_rri_curr = cnt_peak_curr - cnt_peak_last; cnt_peak_last = cnt_peak_curr; |
著者：三井 颯剛
SLPでは、Webページの公開などに使用しているサーバーを立て直す計画が進行中です。再建後のサーバーでは、「Traefik（トラフィック） 」というコンテナ環境向けのリバースプロキシソフトウエアを採用する予定です。今回は、Dockerでサーバーコンテナを稼働させて、それに対するアクセスをTraefikで制御する場合を例に、Traefikの利用方法について紹介します。
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図3 「docker-compose.yml」ファイルに記述する設定
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services: reverse-proxy: image: traefik:latest restart: always ports: - "80:80" environment: - TZ=Asia/Tokyo volumes: - /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock command: - "--providers.docker.exposedbydefault=false" - "--entrypoints.web.address=:80" whoami: image: traefik/whoami labels: - "traefik.enable=true" - "traefik.http.routers.whoami.rule=PathPrefix(`/whoami`)" - "traefik.http.routers.whoami.entrypoints=web" |
図6 ダッシュボードを有効にする場合の「docker-compose.yml」ファイルの記述
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services: reverse-proxy: image: traefik:latest restart: always ports: - "80:80" - "8080:8080" environment: - TZ=Asia/Tokyo volumes: - /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock command: - "--providers.docker.exposedbydefault=false" - "--entrypoints.web.address=:80" - "--entrypoints.dashboard.address=:8080" - "--api.dashboard=true" labels: - "traefik.enable=true" - "traefik.http.routers.api.entrypoints=dashboard" - "traefik.http.routers.api.rule=Host(`localhost`)" - "traefik.http.routers.api.service=api@internal" whoami: image: traefik/whoami labels: - "traefik.enable=true" - "traefik.http.routers.whoami.rule=PathPrefix(`/whoami`)" - "traefik.http.routers.whoami.entrypoints=web" |
図9 「traefik.yml」ファイルに記述する内容
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providers: docker: exposedByDefault: false entryPoints: web: address: ":80" dashboard: address: ":8080" api: dashboard: true |
図10 設定を分離した場合の「docker-compose.yml」ファイルの記述例
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services: reverse-proxy: image: traefik:latest restart: always ports: - "80:80" - "8080:8080" environment: - TZ=Asia/Tokyo volumes: - /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock - ./traefik.yml:/etc/traefik/traefik.yml labels: - "traefik.enable=true" - "traefik.http.routers.api.entrypoints=dashboard" - "traefik.http.routers.api.rule=Host(`localhost`)" - "traefik.http.routers.api.service=api@internal" whoami: image: traefik/whoami labels: - "traefik.enable=true" - "traefik.http.routers.whoami.rule=PathPrefix(`/whoami`)" - "traefik.http.routers.whoami.entrypoints=web" - "traefik.http.services.myservice.loadbalancer.server.port=80" |
筆者：菅 雄一
自社サーバーからレンタルサーバーへの移行が世の流れだ。本連載の第58回「PHP+MySQL環境にシステムを移行」に書いたが、筆者の勤務先でも保守作業の軽減や故障回避のためにレンタルサーバーに移行する方針になった。2023年1月に、四苦八苦しながら顧客向けWeb検索システムを移行し、ようやくレンタルサーバーへの移行が一段落した。今回は、この難航した移行作業について書くことにする。
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図2 バックアップファイル内の文字コード設定を変更
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-- -- PostgreSQL database dump -- SET client_encoding = 'EUC'; SET standard_conforming_strings = off; SET check_function_bodies = false; SET client_min_messages = warning; SET escape_string_warning = off; （略） |
著者：飯尾 淳
本連載では「Pythonを昔から使っているものの、それほど使いこなしてはいない」という筆者が、いろいろな日常業務をPythonで処理することで、立派な「蛇使い」に育つことを目指します。その過程を温
かく見守ってください。皆さんと共に勉強していきましょう。第14回では、話題のAIチャットボット「ChatGPT」を使ったPythonプログ「ラムの作成にチャレンジします。ChatGPTは、どの程度のプログラムを生成してくれるのでしょうか。
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図2 1回目にChatGPTが生成したPythonプログラム
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import sys if len(sys.argv) < 3: print("Usage: python program_name.py num1 num2") else: num1 = float(sys.argv[1]) num2 = float(sys.argv[2]) result = num1 + num2 print("Result:", result) |
図3 2回目にChatGPTが生成したPythonプログラム
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import sys from fractions import Fraction if len(sys.argv) < 3: print("Usage: python program_name.py num1 num2") else: try: num1 = float(sys.argv[1]) num2 = float(sys.argv[2]) if num1.is_integer() and num2.is_integer(): num1, num2 = int(num1), int(num2) elif '/' in sys.argv[1] and '/' in sys.argv[2]: num1 = Fraction(sys.argv[1]) num2 = Fraction(sys.argv[2]) result = num1 + num2 print("Result:", result) except ValueError: print("Please enter numbers only.") |
図4 3回目にChatGPTが生成したPythonプログラム
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import sys from fractions import Fraction if len(sys.argv) < 3: print("Usage: python program_name.py num1 num2") else: try: num1 = 0 if '/' in sys.argv[1]: num1 = Fraction(sys.argv[1]) else: num1 = float(sys.argv[1]) num2 = 0 if '/' in sys.argv[2]: num2 = Fraction(sys.argv[2]) else: num2 = float(sys.argv[2]) result = num1 + num2 print("Result:", result) except ValueError: print("Please enter numbers only.") |
図5 4回目にChatGPTが生成したPythonプログラム
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import sys from fractions import Fraction def check_arg_validity(arg): try: if '/' in arg: num = Fraction(arg) else: num = float(arg) return num except ValueError: return None if len(sys.argv) < 3: print("Usage: python program_name.py num1 num2") else: try: num1 = check_arg_validity(sys.argv[1]) num2 = check_arg_validity(sys.argv[2]) if num1 is None or num2 is None: print("Please enter numbers only.") else: result = num1 + num2 print("Result:", result) |
図6 5回目にChatGPTが生成したPythonプログラム
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import sys from fractions import Fraction def check_number(num_str): try: float(num_str) except ValueError: try: Fraction(num_str) except ValueError: print(f"{num_str} is not a valid number.") return None return num_str def add2(num1, num2): result = Fraction(num1) + Fraction(num2) print(f"{num1} + {num2} = {result}") if __name__ == '__main__': num1 = check_number(sys.argv[1]) num2 = check_number(sys.argv[2]) if num1 and num2: add2(num1, num2) |
著者：米田 聡
小型コンピュータボード「Raspberry Pi」（ラズパイ）向けにさまざまな拡張ボードが発売されています。その拡張ボードとラズパイを組み合わせれば、ラズパイでいろいろなことが簡単に試せます。本企画では、前回に引き続き、ラズパイと連携して使用するマイコンボードを扱います。
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図8 I★2★CアドレスとGPIOピン番号の設定（ADRS2040U_i2c.h）
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// ADRS2040U I2Cアドレス #define I2C0_SLAVE_ADDR 0x41 // I2Cで使うGPIO #define GPIO_SDA0 0 #define GPIO_SCK0 1 |
図9 I2CとI2C Slaveライブラリの初期化
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#include <stdio.h> #include <pico/stdlib.h> #include "hardware/i2c.h" ← hardware_i2cライブラリのヘッダーファイル #include "pico/i2c_slave.h" ← I2C Slaveライブラリのヘッダーファイル （略） #include "ADRS2040U_i2c.h" （略） static void i2c_slave_handler(i2c_inst_t *i2c, i2c_slave_event_t event) ← I★★2C割り込みコールバック関数 { （略） } void i2c_setup(void) { i2c_init(i2c0, 100 * 1000); ← I★2★Cコントローラの初期化（通信速度100Kビット/秒） gpio_set_function(GPIO_SDA0, GPIO_FUNC_I2C); ← I★2★Cで利用するGPIOピンの設定 gpio_set_function(GPIO_SCK0, GPIO_FUNC_I2C); // ADRS2040Uでは基板上でプルアップされているので // プルアップを無効化する gpio_disable_pulls(GPIO_SDA0); gpio_disable_pulls(GPIO_SCK0); （略） // I2Cスレーブ初期化 i2c_slave_init(i2c0, I2C0_SLAVE_ADDR, &i2c_slave_handler); } |
図10 コールバック関数「i2c_slave_handler()」
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static void i2c_slave_handler(i2c_inst_t *i2c, i2c_slave_event_t event) { （略） switch(event) { // I2Cデータ受信 case I2C_SLAVE_RECEIVE: （略） break; // I2Cデータ要求 case I2C_SLAVE_REQUEST: （略） break; // STOP or RESTARTコンデション case I2C_SLAVE_FINISH: break; default: break; } } |
図11 ADCの初期化で呼び出す関数
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adc_init(); adc_gpio_init(26); adc_select_input(0); |
図12 adc_fifo_setup()関数の引数パラメータ
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adc_fifo_setup( en, dreq_en, dreq_threash, error_in_fifo, byte_shift ); |
図13 ADCの受信FIFOバッファ割り込み処理のサンプルコード
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uint16_t adc_buffer[1024]; static int p = 0; （略） // ADC FIFO割り込み関数 void adc_interrupt(void) { // FIFOが空になるまでデータをadc_bufferに読み取る while(! adc_fifo_is_empty()) { adc_buffer[p++] = adc_fifo_get() & 0xFFF; } } void main(void) { （略） adc_fifo_setup(true, false, 1, true, false); （略） // 排他的割り込みの設定 irq_set_exclusive_handler(ADC_IRQ_FIFO, adc_interrupt); // 割り込みの有効化 irq_set_enabled(ADC_IRQ_FIFO, true); // フリーランスタート adc_run(true); （略） } |
図14 サンプリングレート設定のサンプルコード
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int sample_rate = 1000; // 1000 サンプリング/秒 adc_clk = clock_get_hz(clk_adc); adc_set_clkdiv(adc_clk/sample_rate); |
図15 リングバッファのサンプルコード
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uint16_t buffer[0x100]; int write_pointer, read_pointer; write_pointer = read_pointer = 0; // バッファの読み出し data = buffer[(read_pointer++) & 0xFF]; // バッファへの書き込み buffer[(write_pointer++) & 0xFF] = data; |
図16 クリティカルセクションの保護
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mutex_enter_blocking(&my_mutex); ここがクリティカルセクション mutex_exit(&my_mutex); |
図17 サンプルファームウエアのレジスタ番号定義（ADRS2040U_i2c.h）
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// I2Cレジスタ enum ADRS2040_CMD { ADRS2040_CMD_INVALID, // 無効 ADRS2040_CMD_ADC_START, // ADCフリーラン開始 ADRS2040_CMD_ADC_STOP, // ADCフリーラン停止 ADRS2040_CMD_SET_RATE, // サンプリングレート設定 ADRS2040_CMD_GET_COUNT, // バッファデータ数 ADRS2040_CMD_GET_VALUE, // ADCデータ読み取り }; |
図18 I2Cスレーブ動作時に使えるFIFOバッファ読み書き関数
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// 1バイト読みだし i2c_read_byte_raw(i2c_inst_t *); // 指定バイト数の読み出し i2c_read_raw_blocking(i2c_inst_t *, uint8_t *, size_t); // 1バイト書き込み i2c_write_byte_raw(i2c_inst_t *, uint8_t); // 指定バイト数の書き込み i2c_write_raw_blocking(i2c_inst_t *, uint8_t *, size_t); |
図19 サンプルファームウエアのi2c_slave_handler()関数とその関連個所（main.cpp）
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// ADCドライバ ADC_Driver adcd; typedef union { uint16_t d; uint8_t b[2]; } I2C_WORD_t; static void i2c_slave_handler(i2c_inst_t *i2c, i2c_slave_event_t event) { static uint8_t ADRS2040U_cmd = ADRS2040_CMD_INVALID; switch(event) { // I2Cデータ受信 case I2C_SLAVE_RECEIVE: if(ADRS2040U_cmd == ADRS2040_CMD_INVALID) { ADRS2040U_cmd = i2c_read_byte_raw(i2c); } if(ADRS2040U_cmd == ADRS2040_CMD_ADC_START) { DEBUG_PRINT("ADC START\n"); adcd.run(true); ADRS2040U_cmd = ADRS2040_CMD_INVALID; } else if(ADRS2040U_cmd == ADRS2040_CMD_ADC_STOP) { DEBUG_PRINT("ADC STOP\n"); adcd.run(false); ADRS2040U_cmd = ADRS2040_CMD_INVALID; } else if(ADRS2040U_cmd == ADRS2040_CMD_SET_RATE) { I2C_WORD_t rate; i2c_read_raw_blocking(i2c, rate.b, sizeof(I2C_WORD_t)); DEBUG_PRINT("Rate = %d\n", rate.d * 10); adcd.set_sample_rate(rate.d * 10); ADRS2040U_cmd = ADRS2040_CMD_INVALID; } break; // I2Cデータ要求 case I2C_SLAVE_REQUEST: I2C_WORD_t sdata; sdata.d = 0; if(ADRS2040U_cmd == ADRS2040_CMD_GET_COUNT) { sdata.d = adcd.count(); } else if(ADRS2040U_cmd == ADRS2040_CMD_GET_VALUE) { int value = adcd.get_value(); if( value >= 0) { sdata.d = value & 0xFFF; } else { sdata.d = 0xFFFF; } } i2c_write_raw_blocking(i2c, sdata.b, sizeof(I2C_WORD_t)); ADRS2040U_cmd = ADRS2040_CMD_INVALID; break; // STOP or RESTARTコンデション case I2C_SLAVE_FINISH: break; default: break; } } （略） int main(void) { stdio_init_all(); i2c_setup(); while (true) { ; } } |
図20 受信FIFOバッファからデータを取り出すための前処理
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i2c_hw_t *i2chw = i2c_get_hw(i2c0); uint32_t datacmd = i2chw->data_cmd; // FIFOからデータを取り出す uintu_t value = datacmd & I2C_IC_DATA_CMD_DAT_BITS; // 下位8ビットがデータ本体 if(datacmd & I2C_IC_DATA_CMD_FIRST_DATA_BYTE_BITS) { // I2Cアドレスに続く最初の書き込みバイト // つまりレジスタ番号 } |
図22 ADCへアクセスするサンプルプログラム（adcsample.py）
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from smbus2 import SMBus ADRS2040_ADDR=0x41 ADRS2040_CMD_INVALID = 0 ADRS2040_CMD_ADC_START = 1 ADRS2040_CMD_ADC_STOP = 2 ADRS2040_CMD_SET_RATE = 3 ADRS2040_CMD_GET_COUNT = 4 ADRS2040_CMD_GET_VALUE = 5 with SMBus(1) as i2c: # 500 spsで初期化・スタート self.i2c.write_word_data(ADRS2040_ADDR, ADRS2040_CMD_SET_RATE, 50) self.i2c.write_byte(ADRS2040_ADDR, ADRS2040_CMD_ADC_START) while True: nod = 0 nod = self.i2c.read_word_data(ADRS2040_ADDR,ADRS2040_CMD_GET_COUNT) for i in range(nod): value = self.i2c.read_word_data(ADRS2040_ADDR,ADRS2040_CMD_GET_VALUE) print(value) |
図23 ADCから取得したデータをグラフ化するサンプルプログラム（adctest.py）
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from smbus2 import SMBus import pyqtgraph as pg from pyqtgraph.Qt import QtCore, QtGui import numpy as np import sys import time # 定数 ADRS2040_ADDR=0x41 ADRS2040_CMD_INVALID = 0 ADRS2040_CMD_ADC_START = 1 ADRS2040_CMD_ADC_STOP = 2 ADRS2040_CMD_SET_RATE = 3 ADRS2040_CMD_GET_COUNT = 4 ADRS2040_CMD_GET_VALUE = 5 class ADCGraph: def __init__(self): # グラフウィンドウ self.win = pg.GraphicsWindow() self.win.setWindowTitle('ADC Input') self.plt = self.win.addPlot() self.plt.setYRange(0,1024) self.curve = self.plt.plot(pen=(0, 0, 255)) # グラフデータを用意 self.data = np.zeros(100) self.i2c = SMBus(1) # 500 spsで初期化・スタート self.i2c.write_word_data(ADRS2040_ADDR, ADRS2040_CMD_SET_RATE, 50) self.i2c.write_byte(ADRS2040_ADDR, ADRS2040_CMD_ADC_START) self.timer = QtCore.QTimer() self.timer.timeout.connect(self.update) # 10msごとに更新 self.timer.start(10) # グラフ更新 def update(self): nod = 0 nod = self.i2c.read_word_data(ADRS2040_ADDR,ADRS2040_CMD_GET_COUNT ) for i in range(nod): value = self.i2c.read_word_data(ADRS2040_ADDR,ADRS2040_CMD_GET_VALUE) self.data = np.delete(self.data, 0) self.data = np.append(self.data, value) self.curve.setData(self.data) if __name__ == "__main__": graphWin = ADCGraph() if (sys.flags.interactive != 1) or not hasattr(QtCore, 'PYQT_VERSION'): QtGui.QApplication.instance().exec_() |
004 レポート オープンソースLLM「MPT-7B」登場
005 レポート メタバースファッションフェア初開催
006 製品レビュー 調理家電「コーヒー豆焙煎機 MR-F60A」
007 NEWS FLASH
008 特集1 pandasを使いこなそう/鶴長鎮一
020 特集2 AutoML徹底解説 応用編/田村孝、山口武彦、新田陸、細野友基
034 特別企画 Raspberry Piを100%活用しよう 拡大版/米田聡 コード掲載
046 注目技術「XR BASE」/井上香
048 Pythonあれこれ/飯尾淳 コード掲載
054 法林浩之のFIGHTING TALKS/法林浩之
056 中小企業手作りIT化奮戦記/菅雄一 コード掲載
060 ツールキット/桑原滝弥、イケヤシロウ
062 タイ語から分かる現地生活/つじみき
068 香川大学SLPからお届け！/三井颯剛 コード掲載
075 Hello Nogyo!
076 行動経済学と心理学で円滑に業務を遂行/請園正敏
080 Linux定番エディタ入門/大津真 コード掲載
086 AWKでデジタル信号処理/斉藤博文 コード掲載
094 Techパズル/gori.sh
095 コラム「ユニケージにおける独特なドキュメント」/シェル魔人
世の中には、さまざまなデータが存在します。それらのデータを分析して課題解決や意思決定につなげていく「データサイエンティスト」という職業が近年注目されています。特集1では、プログラミング言語「Python」における人気のデータ分析ライブラリ「pandas」の使い方を紹介します。このpandasは、データサイエンティストにとって、とても有用なライブラリです。
特集2では、前回に引き続き、AI（人工知能）の機械学習において最近話題の「AutoML」（Automated Machine Learning）を解説します。AutoMLは、機械学習モデルに係る作業を完全に自動化し、機械学習の知識がなくても簡単にAIの実装を可能にする技術です。データサイエンティストなどの専門家でなくてもAIが扱えます。今回の応用編では、IBM Cloudの「AutoAI」上で、データの収集から、AutoMLの活用、業務への適用、運用までの利用事例を紹介します。
特別企画は、2023年3月10日にビット・トレード・ワンから発売された拡張ボード「ラズベリーパイ接続 RP2040エッジアクセラレータ」の使い方の後編です。同ボードは、Raspberry Pi Picoに搭載されているArmプロセッサ「RP2040」を備えていて、Raspberry Pi Pico以外のRaspberry Piと連携して利用します。後編では、C++言語で拡張ボードのファームウエアを開発し、同ボードに搭載されているアナログ/デジタルコンバータ（ADC）からの出力をラズパイに渡してグラフ化します。
このほか、新連載として「Linux定番エディタ入門」が始まりました。初回は「nano」エディタです。「Vim」や「Visual Studio Code」なども紹介する予定です。
今回も読み応え十分のシェルスクリプトマガジン Vol.84。お見逃しなく!
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