WebUSBを使ってブラウザのJavaScriptからArduinoを制御してみよう！


WebUSBの動向を最近追えてなかったので久々に触ってみます。

そして思ったより簡単に出来ました。

こんなの作ってみました。

![](https://i.gyazo.com/9a3828812a1c787dc0251c69fe1d9a0f.gif)

WebブラウザのカラーピッカーをグリグリやるとLEDの色が変わります。

## WebUSB

**"ブラウザの"JavaScriptからUSBデバイスへ"直接"アクセスできる技術**です。

Chromeだと`navigator.usb`が使えます。

結構前から注目はしていたけど実際にちゃんとArduinoで動かしてみるのは初めてです。

* 2017.8.13: [次世代Webログインフォーム](https://speakerdeck.com/n0bisuke/ci-shi-dai-webroguinhuomu-number-iotlt)
* 2016.3.13: [IoT時代のブラウザAPI](https://speakerdeck.com/n0bisuke/iotshi-dai-falseburauzaapi-codegridsi-zhou-nian-ji-nian-patei-number-codegrid4thparty-5fen)

少し前に調べてた時よりも情報が増えてきてて嬉しい限りです。

参考: [GoogleのエンジニアがUSBデバイスとウェブを直接接続できるAPIを作成](https://gigazine.net/news/20160414-webusb-api/)
参考: [Webブラウザからハードウェアにアクセス！WebUSB APIを使ってログイン認証を実装してみよう](https://html5experts.jp/tokutoku393/24790/)

## 環境

* 母艦
	* Mac Book Pro 2015
	* macOS Mojave 10.14
	* Arduino IDE 1.8.7
	* Google Chrome 70
* マイコン
	* Arduino Leonardo
		* [Amazon](https://amzn.to/2UB2I0m)で買うと安いかも

## とりあえずWebUSBを試してみる

[WebUSB/Arduinoを試してみた | Arduino | kosakalab](https://make.kosakalab.com/nodejs/webusb-arduino/)の記事の内容を試してみました。

### Arduino向けのWebUSBファームを書き込む

[kimio-kosaka](https://github.com/kimio-kosaka)さんが公開してくれているファームを使います。感謝です。それにしてもすごい家系（わかる人はわかる）。

#### Arduino/WebUSBライブラリをインストール

https://github.com/kimio-kosaka/webUSB-arduino/releases

このzipファイルをDLして、Arduino IDEの`.ZIP形式のライブラリをインクルード`からインストールします。

<img src="https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/35387/265abb76-3135-2966-9c77-e4eb6227a936.png" width="400">

#### サンプルコードを書き込み

* `ファイル>スケッチ例>WebUSB>console`のサンプルコードを開きます

> 最初だけ写真のように`ファイル>スケッチ例>互換性なし>WebUSB>console`になってました。

<img src="https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/35387/a0a1731b-5c3c-7761-288a-de86d87ec5d1.png" width="400">

ボードをArduino Leonardoにして書き込みます。Arduino LeonardoはUSB MicroBケーブルでPCと接続しましょう。

<img src="https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/35387/cd9018ab-3bd1-209f-9fd6-b3e992f75aaa.png" width="400">

これでOKです。

### WebサイトからLチカ操作してみる

* https://kimio-kosaka.github.io/webUSB-arduino/console/ にアクセスします。
* connectボタンを押すと接続しているUSBデバイスが表示されます。
* Arduino Leonardoが表示されるので選択して接続するとconnectedに表示が変わります。

<img src="https://i.gyazo.com/2409d8ca960af19a001850924af3b2ec.gif" width="400">

* キーボードのHを押すとLEDが付いてLを押すとLEDが消えます。

内蔵のLEDでも確認出来ますが落ちてたLEDを13番に付けてみました。

<img src="https://i.gyazo.com/dd5093ab1b13e4cc2c6ef08f03c0d912.gif" width="400">

すごい、さすがに反応が早い。

### フルカラーLEDのサンプル

* 同様に`ファイル>スケッチ例>WebUSB>rgb`のサンプルを書き込む
* フルカラーLEDを以下のように配線
	* ちなみにフルカラーLEDはオフィスに落ちてたやつなので型番とか分からないけど多分[これ](http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03037/)でいけます。カソード顧問（左から3番目がマイナスなのでGNDに接続）。

> <img src="https://make.kosakalab.com/.blog/wp-content/uploads/2018/02/webUSB-09.png" width="400">
> 引用: https://make.kosakalab.com/nodejs/webusb-arduino/

* https://kimio-kosaka.github.io/webUSB-arduino/rgb/ にアクセスしてメモリをいじると左からRGBの値が変わるのが分かる

<img src="https://i.gyazo.com/77f80f0047489bd0bd7116ad5ba9fe4e.gif" width="400">

## 自前で作ってみた

今回はArduinoスケッチをいじらずにRGBカラーを変えるコードを作ってみます。

<blockquote class="instagram-media" data-instgrm-captioned data-instgrm-permalink="https://www.instagram.com/p/BrVxfG8DjBw/?utm_source=ig_embed&amp;utm_medium=loading" data-instgrm-version="12" style=" background:#FFF; border:0; border-radius:3px; box-shadow:0 0 1px 0 rgba(0,0,0,0.5),0 1px 10px 0 rgba(0,0,0,0.15); margin: 1px; max-width:540px; min-width:326px; padding:0; width:99.375%; width:-webkit-calc(100% - 2px); width:calc(100% - 2px);"><div style="padding:16px;"> <a href="https://www.instagram.com/p/BrVxfG8DjBw/?utm_source=ig_embed&amp;utm_medium=loading" style=" background:#FFFFFF; line-height:0; padding:0 0; text-align:center; text-decoration:none; width:100%;" target="_blank"> <div style=" display: flex; flex-direction: row; align-items: center;"> <div style="background-color: #F4F4F4; border-radius: 50%; flex-grow: 0; height: 40px; margin-right: 14px; width: 40px;"></div> <div style="display: flex; flex-direction: column; flex-grow: 1; justify-content: center;"> <div style=" background-color: #F4F4F4; border-radius: 4px; flex-grow: 0; height: 14px; margin-bottom: 6px; width: 100px;"></div> <div style=" background-color: #F4F4F4; border-radius: 4px; flex-grow: 0; height: 14px; width: 60px;"></div></div></div><div style="padding: 19% 0;"></div><div style="display:block; height:50px; margin:0 auto 12px; width:50px;"><svg width="50px" height="50px" viewBox="0 0 60 60" version="1.1" xmlns="https://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="https://www.w3.org/1999/xlink"><g stroke="none" stroke-width="1" fill="none" fill-rule="evenodd"><g transform="translate(-511.000000, -20.000000)" fill="#000000"><g><path d="M556.869,30.41 C554.814,30.41 553.148,32.076 553.148,34.131 C553.148,36.186 554.814,37.852 556.869,37.852 C558.924,37.852 560.59,36.186 560.59,34.131 C560.59,32.076 558.924,30.41 556.869,30.41 M541,60.657 C535.114,60.657 530.342,55.887 530.342,50 C530.342,44.114 535.114,39.342 541,39.342 C546.887,39.342 551.658,44.114 551.658,50 C551.658,55.887 546.887,60.657 541,60.657 M541,33.886 C532.1,33.886 524.886,41.1 524.886,50 C524.886,58.899 532.1,66.113 541,66.113 C549.9,66.113 557.115,58.899 557.115,50 C557.115,41.1 549.9,33.886 541,33.886 M565.378,62.101 C565.244,65.022 564.756,66.606 564.346,67.663 C563.803,69.06 563.154,70.057 562.106,71.106 C561.058,72.155 560.06,72.803 558.662,73.347 C557.607,73.757 556.021,74.244 553.102,74.378 C549.944,74.521 548.997,74.552 541,74.552 C533.003,74.552 532.056,74.521 528.898,74.378 C525.979,74.244 524.393,73.757 523.338,73.347 C521.94,72.803 520.942,72.155 519.894,71.106 C518.846,70.057 518.197,69.06 517.654,67.663 C517.244,66.606 516.755,65.022 516.623,62.101 C516.479,58.943 516.448,57.996 516.448,50 C516.448,42.003 516.479,41.056 516.623,37.899 C516.755,34.978 517.244,33.391 517.654,32.338 C518.197,30.938 518.846,29.942 519.894,28.894 C520.942,27.846 521.94,27.196 523.338,26.654 C524.393,26.244 525.979,25.756 528.898,25.623 C532.057,25.479 533.004,25.448 541,25.448 C548.997,25.448 549.943,25.479 553.102,25.623 C556.021,25.756 557.607,26.244 558.662,26.654 C560.06,27.196 561.058,27.846 562.106,28.894 C563.154,29.942 563.803,30.938 564.346,32.338 C564.756,33.391 565.244,34.978 565.378,37.899 C565.522,41.056 565.552,42.003 565.552,50 C565.552,57.996 565.522,58.943 565.378,62.101 M570.82,37.631 C570.674,34.438 570.167,32.258 569.425,30.349 C568.659,28.377 567.633,26.702 565.965,25.035 C564.297,23.368 562.623,22.342 560.652,21.575 C558.743,20.834 556.562,20.326 553.369,20.18 C550.169,20.033 549.148,20 541,20 C532.853,20 531.831,20.033 528.631,20.18 C525.438,20.326 523.257,20.834 521.349,21.575 C519.376,22.342 517.703,23.368 516.035,25.035 C514.368,26.702 513.342,28.377 512.574,30.349 C511.834,32.258 511.326,34.438 511.181,37.631 C511.035,40.831 511,41.851 511,50 C511,58.147 511.035,59.17 511.181,62.369 C511.326,65.562 511.834,67.743 512.574,69.651 C513.342,71.625 514.368,73.296 516.035,74.965 C517.703,76.634 519.376,77.658 521.349,78.425 C523.257,79.167 525.438,79.673 528.631,79.82 C531.831,79.965 532.853,80.001 541,80.001 C549.148,80.001 550.169,79.965 553.369,79.82 C556.562,79.673 558.743,79.167 560.652,78.425 C562.623,77.658 564.297,76.634 565.965,74.965 C567.633,73.296 568.659,71.625 569.425,69.651 C570.167,67.743 570.674,65.562 570.82,62.369 C570.966,59.17 571,58.147 571,50 C571,41.851 570.966,40.831 570.82,37.631"></path></g></g></g></svg></div><div style="padding-top: 8px;"> <div style=" color:#3897f0; 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transform: translateX(16px) translateY(-4px) rotate(30deg)"></div></div><div style="margin-left: auto;"> <div style=" width: 0px; border-top: 8px solid #F4F4F4; border-right: 8px solid transparent; transform: translateY(16px);"></div> <div style=" background-color: #F4F4F4; flex-grow: 0; height: 12px; width: 16px; transform: translateY(-4px);"></div> <div style=" width: 0; height: 0; border-top: 8px solid #F4F4F4; border-left: 8px solid transparent; transform: translateY(-4px) translateX(8px);"></div></div></div></a> <p style=" margin:8px 0 0 0; padding:0 4px;"> <a href="https://www.instagram.com/p/BrVxfG8DjBw/?utm_source=ig_embed&amp;utm_medium=loading" style=" color:#000; font-family:Arial,sans-serif; font-size:14px; font-style:normal; font-weight:normal; line-height:17px; text-decoration:none; word-wrap:break-word;" target="_blank">ふと思い立ってWebUSBでフルカラーLED制御！ 楽しいぞこれ #webusb #iotlt</a></p> <p style=" color:#c9c8cd; font-family:Arial,sans-serif; font-size:14px; line-height:17px; margin-bottom:0; margin-top:8px; overflow:hidden; padding:8px 0 7px; text-align:center; text-overflow:ellipsis; white-space:nowrap;"><a href="https://www.instagram.com/n0bisuke/?utm_source=ig_embed&amp;utm_medium=loading" style=" color:#c9c8cd; font-family:Arial,sans-serif; font-size:14px; font-style:normal; font-weight:normal; line-height:17px;" target="_blank"> n0bisuke</a>さん(@n0bisuke)がシェアした投稿 - <time style=" font-family:Arial,sans-serif; font-size:14px; line-height:17px;" datetime="2018-12-13T20:03:46+00:00">2018年12月月13日午後12時03分PST</time></p></div></blockquote> <script async src="//www.instagram.com/embed.js"></script>

CodePenにあった[Radial Color Picker - Vue](https://codepen.io/rkunev/pen/zjEmwV)のデモを元に改良してみます。イメージしてるカラーピッカーのサンプルを探したらVue.jsであったのでVue.js使っての実装です。

このライブラリの挙動に関しては[radial-color-picker/vue-color-picker](https://github.com/radial-color-picker/vue-color-picker)を見ると良いです。

* Arduinoのスケッチ

[元のスケッチ](https://github.com/kimio-kosaka/webUSB-arduino/blob/master/docs/rgb/sketch/sketch.ino#L3)のままなのですが、localhostだったり自分の環境で試したいので3行目のhost指定の部分をこんな感じにしました。

```rgb.ino
WebUSB WebUSBSerial(1, "localhost");
```

* html

```index.html

省略

    <div id="app">
        <button id="connect" @click="connectButtonAction" v-cloak>{{connectButtonText}}</button>
        <span id="status" v-cloak>{{statusText}}</span>

        <color-picker v-model="color" @input="onColorInput"></color-picker>
        <h1 v-text="msg"></h1>
        <pre v-html="color"></pre>

        <script src="https://jp.vuejs.org/js/vue.min.js"></script>
        <script src="https://unpkg.com/@radial-color-picker/vue-color-picker"></script>
        <script src="serial.js"></script>
        <script src="app.js"></script>
     </div>
     
省略        
```

CSSも入っているので試す場合は[元のコード](https://github.com/n0bisuke/webusb_vue_sample/blob/master/colorpicker/index.html)を見た方が良いです。

* serial.js

[こちら](https://github.com/kimio-kosaka/webUSB-arduino/blob/master/docs/serial.js)をそのまま利用させてもらってます。

* app.js

利用したカラーピッカーがRGBじゃなくてHSL形式で値をとっているため、変換させる必要があって[こちらのコード](http://shanabrian.com/web/javascript/color-code-convert-hsv-to-10rgb.php)を入れ込んでます。
(変換ロジックが上手くいってないのか、なぜかちょっと色がずれてる感じがするんですが...)

```app.js
var ColorPicker = VueColorPicker;

var app = new Vue({
    el: '#app',
    components: {
        ColorPicker: ColorPicker
    },
    data: {
        msg: 'WebUSB & Radial Color Picker - Vue',
        color: {
            hue: 50,
            saturation: 100,
            luminosity: 50,
            alpha: 1
        },
        statusText: '',
        connectButtonText: 'Connect',
        port: {},
    },

    methods: {
        // HSV(L)をRGBに変換
        hsv2rgb: function(hue, saturation, value) {
          // まるっとここの中身なので省略 http://shanabrian.com/web/javascript/color-code-convert-hsv-to-10rgb.php
        },

        //デバイスとの接続
        connect: async function() {
            try {
                await this.port.connect();
                console.log('connecting...');
                this.statusText = 'connected';
                this.connectButtonText = 'Disconnect';

                //デバイス側から値が送られてくるのを待ち受ける
                this.port.onReceive = data => {
                    let textDecoder = new TextDecoder();
                    console.log(textDecoder.decode(data));
                }

                this.port.onReceiveError = error => console.error(error);                
            } catch (error) {
                console.log(error);
                this.statusText = error;                
            }
        },

        //カラーピッカーの値が変わると反応
        onColorInput: function() {
            if (!this.port) return;
            let view = new Uint8Array(3);

            //HSV(L)の値をRGBに変換
            const color = this.hsv2rgb(this.color.hue,this.color.saturation,this.color.luminosity);

            view[0] = parseInt(color.red);
            view[1] = parseInt(color.green);
            view[2] = parseInt(color.blue);
            this.port.send(view); //データをUSBデバイスに送信

            console.log(this.color.hue,this.color.saturation,this.color.luminosity);
            console.log(this.hsv2rgb(this.color.hue,this.color.saturation,this.color.luminosity));
        },

        //connectボタンのトグル処理
        connectButtonAction: async function(){
            if (this.port) {
                this.port.disconnect();
                this.connectButtonText = 'Connect';
                this.statusText = '';
                this.port = null;
            } else {
                try {
                    const selectedPort = await serial.requestPort();
                    this.port = selectedPort;
                    this.connect();                    
                } catch (error) {
                    this.statusText = error;                    
                }
            }
        }
    },
    //ページ立ち上げ時
    mounted: async function() {
        const ports = await serial.getPorts();
        if (ports.length == 0) {
            this.statusText = 'No device found.';
        } else {
            this.statusText = 'Connecting...';
            this.port = ports[0];
            this.connect();
        }
    }
});
```

作ったコードはGitHubにも載せておきます。

> https://github.com/n0bisuke/webusb_vue_sample/tree/master/colorpicker

[Nuxt.jsとSkyWayで1時間でビデオチャットを作ってみる](https://qiita.com/n0bisuke/items/efbe6e09e30ebd941105#%E3%83%86%E3%83%B3%E3%83%97%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%88)を書いた時もそうですが、navigatorにアクセスする初期起動はmountedに入れてあげて、その関数はmethodsに入れてあげればだいたい移植できそうですね。

参考にさせてもらってる元の[rgb.js](https://github.com/kimio-kosaka/webUSB-arduino/blob/master/docs/rgb/rgb.js)と見比べてみてください。

## 所感

楽しい。

WebブラウザのJavaScriptが直接Arduinoにつながるってすごいですね。

今回は`ブラウザ -> Arduino`だったので`Arduino -> ブラウザ`もそのうち試してみます。

WebBluetoothと同じような楽しさがあるんですけど@masciiくんの[記事](https://qiita.com/mascii/items/51da8dbad26a6ecdc9e9#webusb-%E3%81%A8-web-bluetooth-%E3%81%AE%E3%81%8A%E8%A9%B1)にも書いているようにブラウザが直接デバイスに繋がると色々と面白いことできそうですよね。

皆さんもお試しください！

## 実装してて詰まったところ

* "DOMException: Unable to claim interface"

調べたら、こちらに当たりました。

> [Failed to claim interface 0: Device or resource busy
](https://stackoverflow.com/questions/47695160/failed-to-claim-interface-0-device-or-resource-busy?rq=1)

他のタブで開いてて、すでにUSB接続してる場合に怒られるみたいです。
他のタブやウィンドウなどで開いてないか確認して閉じてから再トライしましょう。
僕はこれが原因でした。

## 参考

めちゃ参考になりました！現状のWebUSBはとりあえずここ読んでおけばOKって感じがします。
 
* [WebUSB/Arduinoを試してみた | Arduino | kosakalab](https://make.kosakalab.com/nodejs/webusb-arduino/)