RubyからFiddle経由で任意のCライブラリを使用します-Ruby標準ライブラリは秘密にしておくのが最善です。

さて、あなたはついにあなたが何年も購入することを考えていたそれらのArduinoの1つを購入しました。シリアルポートを使用して、「helloworld」というテキストを1秒に1回コンピュータに送信する必要があります。

さて、Rubyを使ってそのデータを読むことができれば本当に素晴らしいでしょう。また、Rubyの標準IOメソッドを使用してシリアルポートから実際に読み取ることができます。しかし、これらのIOメソッドでは、ハードコアハードウェアハッカーになる場合に必要なレベルの粒度でシリアル入力を構成することはできません。

幸い、C標準ライブラリは、シリアルポートでの作業に必要なすべての機能を提供します。 Fiddleを使用すると、RubyでこれらのC関数にアクセスできます。

もちろん、これを行う宝石はすでにあります。このコードに取り組んでいたとき、私はrubyserialgemから少しインスピレーションを得ました。しかし、私たちの目標は、このようなことを自分たちで行う方法を学ぶことです。

termios.hの調査

Cでは、.hで終わるファイル名はすべてヘッダーファイルです。これには、ライブラリがサードパーティのコード（私たちのコード）で利用できるようにするすべての関数と定数のリストが含まれています。 Cライブラリをラップする最初のステップは、このファイルを見つけて開き、見回すことです。

私たちが使用しているライブラリはtermiosと呼ばれます。 OSX Yosemiteでは、ヘッダーファイルは/usr/include/sys/termios.hにあります。 Linuxのどこかにあります。

termios.hは次のようになります。わかりやすくするために、かなり凝縮しました。

typedef unsigned long   tcflag_t;
typedef unsigned char   cc_t;
typedef unsigned long   speed_t;

struct termios {
    tcflag_t    c_iflag;    /* input flags */
    tcflag_t    c_oflag;    /* output flags */
    tcflag_t    c_cflag;    /* control flags */
    tcflag_t    c_lflag;    /* local flags */
    cc_t        c_cc[NCCS]; /* control chars */
    speed_t     c_ispeed;   /* input speed */
    speed_t     c_ospeed;   /* output speed */
};


int tcgetattr(int, struct termios *);
int tcsetattr(int, int, const struct termios *);
int tcflush(int, int);

このコードについて注意すべき3つの重要なことがあります。まず、いくつかのtypedefがあります。次に、接続の構成情報を保持するために使用されるデータ構造があります。最後に、使用するメソッドがあります。

fiddleのインポーターを使用すると、これらのセクションをほぼそのままRubyコードにコピーできます。一つずつ取り組んでいきましょう。

# equivalent to `typedef unsigned long tcflag_t;`
typealias "tcflag_t", "unsigned long"

Termios = struct [
  'tcflag_t c_iflag',
  'tcflag_t c_oflag',
  'tcflag_t c_cflag',
  'tcflag_t c_lflag',
  'cc_t         c_cc[20]',
  'speed_t  c_ispeed',
  'speed_t  c_ospeed',
]

s = Termios.malloc
s.c_iflag = 12345

require 'fiddle'
require 'fiddle/import'

# Everything in this module was pretty much copied directly from 
# termios.h. In Yosemite it's at /usr/include/sys/termios.h
module Serial
  extend Fiddle::Importer
  dlload '/usr/lib/libSystem.dylib'

  # Type definitions
  typealias "tcflag_t", "unsigned long"
  typealias "speed_t", "unsigned long"
  typealias "cc_t", "char"

  # A structure which will hold configuratin data. Instantiate like
  # so: `Serial::Termios.malloc()`
  Termios = struct [
    'tcflag_t   c_iflag',
    'tcflag_t   c_oflag',
    'tcflag_t   c_cflag',
    'tcflag_t   c_lflag',
    'cc_t         c_cc[20]',
    'speed_t    c_ispeed',
    'speed_t    c_ospeed',
  ]

  # Functions for working with a serial device
  extern 'int   tcgetattr(int, struct termios*)'       # get the config for a serial device
  extern 'int   tcsetattr(int, int, struct termios*)'  # set the config for a serial device
  extern 'int   tcflush(int, int)'                     # flush all buffers in the device

end

file = open("/dev/cu.wchusbserial1450", 'r')
fd = file.to_i

# Create a new instance of our config structure
config = Serial::Termios.malloc

# Load the default config options into our struct
Serial.tcgetattr(fd, config);

# Set config options important to the arduino. 
# I'm sorry for the magic numbers. 
config.c_ispeed = 9600;
config.c_ospeed = 9600;
config.c_cflag = 51968;
config.c_iflag = 0;
config.c_oflag = 0;

# wait for 12 characters to come in before read returns.
config.c_cc[17] = 12;
# no minimum time to wait before read returns 
config.c_cc[16] = 0;

# Save our configuration
Serial.tcsetattr(fd, 0, config);

# Wait 1 second for the arduino to reboot
sleep(1)

# Remove any existing serial input waiting to be read
Serial.tcflush(fd, 1)

buffer = file.read(12)
puts "#{ buffer.size } bytes: #{ buffer }"

file.close