Scratch1.4をBSDで使ってみるために

2017年02月11日(土) 関西*BSDユーザ会 第1回研究会

• http://qml.610t.org/FreeBSD/ScratchBSD.html
• http://qml.610t.org/FreeBSD/ScratchBSD.presen (Presentation mode)

• FlashベースのScratch 2.0が全盛で、Node.js(JavaScript)のScratch 3.0も出そうなのになんで1.4?

理由: 大事なものから

• Scratch Remote Sensor Protocol (遠隔センサープロトコル) が利用できる
• 比較的簡単に、Scratchと(物理世界を含めた)外部とを接続できる
• Squeak Smalltalkで自分好みに拡張できる
• インターネットにつながってなくても利用できる
• Flashは宗教上の理由で…

• Scratch 1.4 Source Code
• ソース(GPLv2): scratch-1.4.0.7.src.tar.gz
• 改変可能なScratch Source Code License版もある : ScratchSource1.4.zip
• 残念ながらFreeBSDでは動かない

利用手順

• C言語で書かれた4つのプラグインをbuildし
• Scratch.image 本体や(音声や画像などの)メディアファイルなどを適切な場所に置く

• Scratchプラグイン: ユーティリティ, Serialの取扱など
• Unicodeプラグイン: Cairoを使ってUnicode対応する
• Cameraプラグイン: Video4Linuxを使ってUSB Cameraを使う

BSDに未対応

• WeDoプラグイン: LEGO WeDo 1.0を使うためのプラグイン
• USB HIDをゴニョゴニョするらしい

• なんと、OpenBSDに graphics/scratch があるじゃないですか!!
• なぜにgraphicsカテゴリ?
• 「少しのことにも、先達はあらまほしき事なり。」 from 徒然草(上)第52段

なんかおかしい…

• locale がEnglishしか無い
• 画像や音声などのメディアファイルが参照できない

• ktrace & kdump : NAMIを探して、見つかってないところを調べる

  9448 squeakvm NAMI  "/usr/share/scratch/locale"
  9448 squeakvm RET   mkdir -1 errno 2 No such file or directory

• strings Scratch.image で、share/scratch とか参照してないかみる

/usr/share/scratch
ScratchFileChooserDialog class

• bvi Scratch.image (binary dump) で、 share/scratch とか検索する

004B9B60  40 0B 00 00 0B B8 84 1D 48 65 6C 70 1F B9 38 01↓
           @.......Help..8.
004B9B70  2F 75 73 72 2F 73 68 61 72 65 2F 73 63 72 61 74↓
           /usr/share/scrat
004B9B80  63 68 2F 48 65 6C 70 00 0B BA 72 1C 65 6E 00 00↓
           ch/Help...r.en..

• squeak Scratch.image で、Smalltalk開発環境を出す
• 画面左上のScratchロゴのRの丸あたりをShift-Click → turn fill screen off

• browserで該当箇所を確認したり、変更して挙動を確認

• ScratchFileChooserDialog class >> baseDirectory : 色々

↑ Smalltalk is Unix
  ifTrue: [FileDirectory on: '/usr/share/scratch']
  ifFalse: [FileDirectory default]

• ScratchFrameMorph >> helpDirectory : Help関連

  Smalltalk is Unix
    ifTrue: [(FileDirectory default directoryExists: '/usr/share/scratch/Help')
      ifTrue: [helpDir ← FileDirectory on: '/usr/share/scratch/Help']].

• ScratchTranslator class >> translationDir : locale関連

  dir ← FileDirectory default.
  Smalltalk is Unix ifTrue: [dir ← FileDirectory on: '/usr/share/scratch'] 

• /usr/share/scratch にインストールする
• BSDでは普通そんなことはしない
• /usr/share/scratch からパッケージディレクトリにリンク
• これもやっていいかは微妙
• Scratch.image を書き換える
• Scratch catが使えなくなるし、BSDでパッケージがどこにインストールされるかは変わる
• Scratch.imageからの相対パスを使うようにすれば、あるいは大丈夫かも

で、ましそうな解決策: リンク張る(ようにメッセージを出す)

% sudo ln -s /usr/local/share/scratch /usr/share/scratch

• lang/scratch: send-pr 216811

/usr/share/scratch 問題に関して本家に報告

Remove hard-coded /usr/share/scratch directory expectation

• packageがどこに入るのかは決め打ちできない(/usr/localではないかもしれない)
• システムディレクトリである'/usr/share'などはパッケージシステムでは使わない

• Scratchリソースディレクトリのパスは、Scratch.imageからの相対パスで指定すれば良いんじゃないか?

• ソースを取ってきて展開
• プラグインをbuildし、プラグインとして探せる場所に配置
• Video4Linux関連だけ注意が必要
• メディア関連ファイルを配置
• scratch-1.4.0.7.src/src/scratch シェルスクリプトを修正して、/usr/local/bin/などに配置

% squeak-vm -plugins /usr/local/share/scratch/Plugins/:\
                        /usr/local/lib/squeak/4.10.2-2614/

• Scratch遠隔センサーとESP8266も見てね
• Scratch Remote Sensors Protocol は、ネットワーク経由でScratchと情報をやり取りするためのプロトコル
• Scratch側では、TCP42001で待ち受け

<size: 4 bytes><msg: size bytes>

• 4バイトのパケットサイズヘッダ
• 実装されているメッセージ
• broadcast "msg"
• sensor-update "var1" value1 "var2" value2 ......

• AndroidでScratch Remote Sensorを使うアプリにはいくつかある
• Physical Sensor for Scratch, Scratch Sensor(ソース), Scratcher Control

• ESP8266 (ESP-WROOM-02)=Arduino + WiFi
• ScratchからWifiで遠隔操作してみる: Scratch Remote Sensorの実装例

• chibi:bit: BBC micro:bit 日本向けクローン (技適○)
• micro:bit game controller with Scratch

• dmesg

ugen4.2: <ARM> at usbus4
umass0: <USBMSC> on usbus4
umass0:  SCSI over Bulk-Only; quirks = 0x8100
umass0:2:0:-1: Attached to scbus2
da0 at umass-sim0 bus 0 scbus2 target 0 lun 0
da0: <MBED VFS 0.1> Removable Direct Access SCSI-2 device
da0: Serial Number 1021000017e0f38800000000000000000000000097969902
da0: 1.000MB/s transfers
da0: 64MB (131200 512 byte sectors)
da0: quirks=0x2<NO_6_BYTE>
uhid0: <CMSIS-DAP> on usbus4
umodem0: <mbed Serial Port> on usbus4
umodem0: data interface 2, has CM over data, has break

• micro:bit の Bluetooth Low Energyを使って、直接Scratchと接続できるはず: BBC micro:bit(chibi:bit)+scratch でのプログラミングテスト
• Using BBC micro:bit with Scratch / S2Bot
• BLED112 Bluetooth スマート・ドングルを使う
• USB CDCとして動作

ugen4.2: <Bluegiga> at usbus4
umodem0: <CDC control> on usbus4
umodem0: data interface 1, has CM over data, has no break

from microbit import *

def get_sensor_data():
    x, y, z = accelerometer.get_x(), accelerometer.get_y(), accelerometer.get_z()
    a, b = button_a.is_pressed(), button_b.is_pressed()
    print(x, y, z, a, b)

uart.init(115200)

while True:
    sleep(100)
    get_sensor_data()
    if uart.any():
        str=uart.readline()
        display.scroll(str,wait=False,loop=True)

• micro:bit sensorのデータをシリアル経由でコンピュータへ出力(print)
• コンピュータ側から送られてきた文字列をシリアル経由で入力(uart.readline)して、LEDマトリックスに表示

import serial
from time import sleep
import scratch

class ScratchReceiver(object):
  @staticmethod
  def broadcast_handler(message):
    print('[receive] broadcast:', message)
    s.write(message.encode('utf-8'))
  @staticmethod
  def sensor_update_handler(**sensor_data):
    for name, value in sensor_data.items():
      print('[receive] sensor-update:', name, value)

• sensor-updateやbroadcastが送られてくると、これらのコールバックが呼ばれる
• broadcastで受け取った文字列メッセージを、シリアルに出力

PORT = "/dev/cuaU0"
BAUD = 115200

s = serial.Serial(PORT)
s.baudrate = BAUD
s.parity   = serial.PARITY_NONE
s.databits = serial.EIGHTBITS
s.stopbits = serial.STOPBITS_ONE

• micro:bitは/dev/cuaU0として認識される
• 一般的なパラメータでシリアルを初期化

rsc = scratch.RemoteSensorConnection(ScratchReceiver.broadcast_handler, ScratchReceiver.sensor_update_handler)  
rsc.connect()  
while True:
    data = s.readline().decode('UTF-8')
    data_list = data.rstrip().split(' ')
    try:
        x, y, z, a, b = data_list
        print(x,y,z,a,b)
        rsc.send_sensor_update(x=int(x))
        rsc.send_sensor_update(y=int(y))
        rsc.send_sensor_update(z=int(z))
        rsc.send_sensor_update(a=str(a))
        rsc.send_sensor_update(b=str(b))
    except:
        pass
rsc.disconnect()  

• センサーデータをsensor-updateで送る

• BSDでScratchを使う方法をまとめてみました
• /usr/share/squeak の埋め込み問題に関して考察しました
• Scratch Remote Sensorは楽しいです

• JIT対応VMである CogVM をFreeBSDで動かす
• Scratch Source Code License版が動かない原因の究明
• Bluetooth Low Energy 開発用 USB ドングル BLED112がBSDで使えるか調べる
• ESP-32はどうかなぁ?
• NetBSD pkgsrcを作れって?
• WeDo 1.0プラグインを動かす
• そもそも、WeDo 1.0って今手に入るのか?
• Bluetooth接続のWeDo 2.0が欲しい…
• Pharoを動かしたいねぇ…