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ボード・コンピュータ・シリーズまるごと解説! 基本からカメラ/オーディオ/解析まで! 有線LANも高速Wi-FiもOKすぐに作れる! ラズベリー・パイ×ネットワーク入門
各家庭にWi-Fiのアクセス・ポイントがあったり,スマホにテザリング機能が搭載されていたりで,装置をネットワークに接続する環境は整っています.
ラズベリー・パイは700MHz動作のVer.1から,900MHz動作で4コアのVer.2に進化し,ハイビジョン動画やハイレゾ・オーディオなどを扱いやすくなりました. ラズベリー・パイとネットワークを掛け合わせると,できることは無限に広がります.本書ではライブ・カメラやオーディオ/ラジオ・サーバ,セキュリティ・サーバ,電話交換サーバ,パケット蓄積&発生装置を作ります.ただ作るだけでなく,どのようなしくみで通信が成り立つのかを解説します.楽しみながらネットワークの技術が身に付きます. 目 次
映像や音を自在に伝達! セキュリティもばっちり イントロダクション1 ラズベリー・パイでネットワーク・マシン作り放題 イントロダクション2 なんでもネット接続! IoT時代のコモンセンス イントロダクション3 スマホ表示も! ラズベリー・パイ×Wi-Fiでライブ映像カメラを作れる 第1部 大容量Wi-Fi利用のライブ・カメラづくり 開発環境や自作ソフトウェア 第1章 用意するもの ラズベリー・パイ2とスマホそれと専用カメラ Wi-Fiなら高画質なハイビジョン映像を30フレーム/秒で送れる 第2章 ハードウェアの構成 コンピュータ・ボードにラズベリー・パイ2を使うメリット Wi-FiモジュールにUSB接続タイプを使うメリット ラズベリー・パイ2の特徴 【Column】1Gbpsの信号伝送も余裕! カメラ専用インターフェースMIPI-CSI GPUを使ったH.264エンコード/デコードに挑戦! 第3章 ソフトウェアの構成 ライブ転送全体のフロー カメラ側(送信側)プログラム ハイビジョン・ディスプレイ側(受信側)プログラム 内蔵GPUを使うマルチメディアAPI…OpenMAX/IL 【Column】内蔵GPU操作に使えるもう一つのAPI…MMAL Wi-Fiドングルなら伝送速度や周波数帯を変えるのも簡単! 第4章 実験成功! ハイビジョン・ライブ映像を飛ばす 実験1:送信と受信で同じ周波数帯を使う…通信レートが上がらない… 実験2:送信に2.4GHz帯を,受信に5GHz帯を使ってみる…快調! 【Column】私もライブ・カメラを動かしてみました RTPプロトコルでリアルタイム・ストリーム転送 第5章 スマホ対応 映像送信プログラムを作る スマホ・アプリで視聴できるデータの構造 スマホ・アプリで視聴するために…RTP送信プログラムを作る 成果確認…スマホでライブ映像を再生してみる 対応周波数/フィルタ/暗号化…快適に使うための勘どころ Appendix 1 大容量通信向けアクセス・ポイントの選び方 UDPと組み合わせて使うと便利! パケットの順番を管理してくれる Appendix 2 リアルタイム・データ転送向けRTPプロトコル IoTに欠かせない! 大容量&ネットワーク直結OK Appendix 3 無線通信の伝送速度比較…数Mbpsを送れるのはWi-Fiだけ! 第2部 外出先からOK! ネットワーク・カメラづくり 自宅サーバ公開時の必須アイテム! ダイナミックDNS 第6章 その1: IPアドレス通知装置の製作 自宅サーバをただで公開する方法 自宅サーバは手のひらLinuxボードで超便利な時代に! 製作の前に(1)…グローバルIPアドレスとLAN内IPアドレスを変換するしくみ 製作の前に(2)…ドメイン名とグローバルIPアドレスを変換するしくみ IPアドレス通知装置のプログラム いよいよサーバを公開 別の装置からブラウザでアクセスすると画像やテキストを渡してくれる 第7章 その2:Webサーバの構築 ラズベリー・パイで使えるWebサーバ・ソフトウェア Apacheサーバ構築をやってみよう Raspbian向けApacheのちょっと変わった特徴 【Column】HTTPでWebサーバからデータをとってくる流れ インターネットで外出先からいつでも見られる 第8章 その3:いざ動画配信 手順1:ウェブ・サーバで画像を表示できるようにする 手順2:撮影画像を保存する 手順3:とりあえず完成! インターネット経由でアクセスできるようにする 手順4:動画配信に挑戦! 外出先から泥棒へ警告したり部屋の電気を灯けたり 第9章 改良:I/O機能をプラスしてホームIoTにチャレンジ Linux×PICちょこっとリアルタイム・コントローラを作ったきっかけ PICマイコンの選定 ラズベリー・パイ‐PICマイコン間通信 Linux側デーモン‐コマンドライン間通信プログラム PIC同士のI2C通信プログラム ユーザ希望回路をカチャ! PICマイコン側のセンシング・プログラム 【Column】Linuxは決まったパルス幅を送受信する赤外線リモコン通信が苦手 外出時に傘を鞄にセットしてくれる Appendix 4 わたしのネットワーク生活…気象オープンデータでI/O 第3部 音声パケット交換サーバづくり オープンソースのソフトウェアAsteriskでオレ流LINEができちゃう! 第10章 その1:IP電話のしくみ 無料通話アプリLINEのしくみ オレ流LINEがうれしいこと オープン・ソースなのに商用レベル! 電話交換ソフトウェアAsterisk 呼制御プロトコルSIP入門 VoIPで使われる音声コーデック ラズベリー・パイに内線交換サーバAsteriskをセットアップ! SIPクライアント・ソフトフォンをセットアップ Asteriskを使ってみよう!! Asteriskの設定ファイル 外出先から自宅のエアコンやシャッタをON/OFFできるようになる 第11章 その2:遠隔I/Oにトライ インターネット・アクセスの前に…ルータのしくみ 自宅内ラズパイSIPサーバが外部ネットワークとつながる際の課題 固定IPアドレスがなくても自宅の機器を宅外から呼べるようにする方法 追加機能1:電話でGPIO制御に挑戦 外部電話回線からのLチカを試す 追加機能2:日本語テキストから応答ガイダンスを音声合成 第4部 セキュリティ・サーバづくり オープンソース・ソフトウェアSoftEther VPN Serverでサッ 第12章 スマホ/ノートPCを自宅LANに接続OK! VPNサーバ VPN通信のしくみ オープンソースの定番VPNサーバ・ソフトウェアSoftEther VPN Server SoftEther VPN Serverのインストール インストールしたSoftEther VPN Serverの設定 使ってみる…外出先から自宅LANにアクセス 【Column】VPNの方式は2種類 【Column】VPN接続のメリット 【Column】VPNサーバの応用例…裏技! 自宅の電話を外出先から使う 第5部 趣味のサーバづくり インタプリタ言語Rubyで高速開発! DNSやTCP/IPを動かす 第13章 その1:自動ウェブ・データ収集器 5日ぶんの天気予報データを収集してLEDで表現する Arduino用ソフトウェア ラズベリー・パイ用ソフトウェア ラズベリー・パイとWebサーバとのやりとり 代表的なネットワーク通信方法 TCP/IPのしくみ さすがI/Oコンピュータ! I2C/SPI/LANの組み合わせが楽々 第14章 その2:ベランダで受信して屋内へ! ラジオ中継器 A-Dコンバータ用連続SPI通信プログラム ラジオ・モジュール用ソフトウェアI2Cプログラム サーバ・プログラム パソコン用クライアント・プログラム 192kHz/24ビットの大容量FIACフォーマットも楽に飛ばせる 第15章 その3:ハイレゾ・オーディオ送受信器 使用した音楽再生ソフトウェア 音楽データ・フォーマット別データ転送テスト結果 【Column】オーディオ用Linux RuneAudioをラズベリー・パイ2にインストールする方法 第6部 ネットワーク解析ツールづくり 手づくりパケット送信&受信環境で脱モヤモヤ 第16章 実験でステップ・バイ・ステップ! ネットワーク通信超入門 本章の目的…ネットワーク通信の脱モヤモヤ! その1:FreeBSD側送受信プログラムの作成 その2:Linux側送受信プログラムの作成 送受信実験1…まずは適当なパケットを作って送受信してみる 送受信実験2…イーサネット・フレームを手づくりして送受信してみる 送受信実験3…ルータを突破して世界とつながるために! IPパケットを手づくりして送受信してみる 送受信実験4…アプリとつながる! UDPパケットを手づくりして送受信してみる 送受信実験5…手づくりUDPパケットをソケット通信してみる 【Column】パケット生成ツールの応用のヒント…独自パケット通信プロトコルの開発にも 【Column】持っている人は大切に! LAN通信テストの便利アイテム「リピータ・ハブ」 【Column】VirtualBox環境でうまく通信できないときあり… ネットワーク通信の基本中の基本 Appendix 5 定番ソケットを利用したUDP通信プログラムの自作 MACアドレス/IPアドレス/UDP/TCP Appendix 6 とりあえずこれだけは! イーサネット&IP超入門 専用機器はわかっているほど性能が出せる! Appendix 7 PCと組み込みシステムのネットワーク・パケット処理の違い よくあるMAC&IPアドレスの重複やデータ誤りなどをサッと発見! 第17章 ネットワーク・パケット解析環境の構築 その1…イーサ&IPヘッダの自作簡易アナライザ その2…UDP/TCPもOKでフリー! プロの定番ネットワーク・アナライザWireshark その3…自作のネットワーク・パケット・ロガー・ソフト 自宅でネットワーク上達の近道! 第18章 後から解析も簡単! ラズベリー・パイで作るパケット・ロガー 受信/送信/解析/変換…組み合わせていろいろ使える! 第19章 フリーのパケット操作プログラム群pkttools ネットワーク・パケット操作プログラムpkttools活用例 Appendix 8 つながっているかを確認できる ping応答マシンの製作 フリーのパケット操作ソフトpkttoolsで物理層の接続確認がパッ! 第20章 ping応答ソフトで試して合点! ARP&ICMPのメカニズム ping応答を試す pingのための二大プロトコルARP&ICMP ping応答ソフトウェアの作成 第7部 実験研究! Wi-Fi USBドングルの使い方&実力 LinuxならUSBも無線LANもネットワークも楽々! 第21章 Wi-Fiドングル用Linuxドライバ入門 2.4GHz帯も5GHz帯もいろいろ試してみました 第22章 ピッタリ! ラズベリー・パイにWi-Fiドングルをつなぐ ドライバをゲットして改造 第23章 LinuxでいろいろなWi-Fiドングルを動くようにする方法 方法1:USBのID情報を登録する 方法2:ドライバを見つけてきてインストールする 公称値だけじゃなくて実力もスゴかった! 第24章 最高100Mbps級! 2.4GHz帯&5GHz帯Wi-Fiドングル通信速度の実力 数Mbpsで済むような小型モバイル用途向け 第25章 Wi-Fiモジュール図鑑 SPIでちょっと高速なWi-Fi版のXBee! XBee Wi-Fi(S6B) カメラ&LCDが試せる! 評価キットの一部STM32F4DIS-WIFI 2.4GHz&5GHzに対応! WVCWB-R-003 USB/SDIOでもつながる! BP3591/BP3595/BP3599 SDIO接続で最高150Mbps! WYSAAVDX7/WYSAGVDX7 HTTPなどの上位プロトコルやWi-Fi Direct/WPS対応! GS2011M ウェブ・サーバ機能も! CC3100MOD ホスト・マイコン不要の直プログラミング・タイプ! CC3200MOD 内蔵Cortex-M3に直接プログラミング! WYSAAVKXY-XZ-I USBホスト付きマイコンだからといってそう簡単にドングルが使えない理由 Appendix 9 Wi-FiドングルとWi-Fiモジュールの違い 付録…初めての人へ OSの準備や書き込み/設定など Appendix 10 ラズベリー・パイ×ネットワークを始める前に 無料で揃う Appendix 11 リモート接続で快適! ネットワーク実験向きユーティリティ・ソフト 関連商品
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