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Arduino Serial Monitor

このスキルは、Arduino ボードのシリアルモニターのデータを読み取り、分析するための高度なツールを提供し、基本的な Arduino IDE のシリアルモニターを超えるデバッグ体験を実現します。

機能

• リアルタイムのシリアルモニタリング：Arduino のシリアルポートに接続し、データをリアルタイムで表示します
• データのログ記録：後で分析できるよう、シリアル出力をタイムスタンプ付きでファイルに保存します
• フィルタリングとパターンマッチング：キーワード、正規表現パターン、またはデータ型で出力をフィルタリングします
• エラー検出：一般的なエラーパターンや警告を自動的に強調表示します
• 複数の形式に対応：さまざまなデータ形式（text、JSON、CSV、binary）を処理します
• クロスプラットフォーム：Windows、macOS、Linux のシリアルポートで動作します

構造化されたデバッグワークフロー

1. 正確なボード／リビジョン、ファームウェア／イメージ識別子、ツールチェーンとバージョン、ポート、ボーレート、判明している場合はリセット原因、タイムスタンプの取得元を記録します。
2. t_ms=123 level=INFO event=sensor_read value=... のように、安定したフィールドを使ってイベントごとに1行で記録することを推奨します。出力にシークレットやトークンを含めないでください。
3. フィルタリングする前に、フィルタリングされていないログを取得します。起動時の最初の行、リセット／ブラウンアウト／ウォッチドッグのメッセージ、症状が再現するまでの遷移を保持してください。
4. 結論には、ビルド、アップロード、ハードウェア、システム、デプロイのいずれの証拠かを明記します。証拠の段階ごとに結果を報告してください。シリアル出力に異常がないことは、ピン、電源、またはシステム全体が正しいことの証明にはなりません。
5. テストマトリックスには hardware-tdd を、次の観測にユーザーが操作するボードが必要な場合は embedded-project-loop を併用してください。

推奨される C++ イベント形式

Serial.print("t_ms=");
Serial.print(millis());
Serial.print(" level=INFO event=ready board=");
Serial.println(BOARD_ID);

ボードのメモリ容量に適した、固定長で上限のある形式を使用してください。Wi-Fi パスワード、API キー、証明書、トークン、または個人データを記録しないでください。

使用方法

基本的なシリアルモニタリング

# Monitor serial port with default settings (9600 baud)
uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --port COM3

# Specify baud rate and output file
uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --port /dev/ttyACM0 --baud 115200 --output debug.log

# Filter for specific patterns
uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --port COM3 --filter "ERROR|WARNING"

高度なデバッグ

# Parse JSON data from serial
uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --port COM3 --format json --pretty

# Monitor with timestamp and color coding
uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --port COM3 --timestamp --color

# Detect common Arduino errors
uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --port COM3 --detect-errors

スクリプトのオプション

• --port：シリアルポート（例：COM3、/dev/ttyACM0）
• --baud：ボーレート（デフォルト：9600）
• --output：ログ記録用の出力ファイル
• --filter：行をフィルタリングする正規表現パターン
• --format：データ形式（text、json、csv、binary）
• --timestamp：出力にタイムスタンプを追加します
• --color：色分けされた出力を有効にします
• --detect-errors：一般的なエラーパターンを強調表示します
• --timeout：接続タイムアウト（秒）

Arduino の一般的なデバッグシナリオ

メモリの問題

Filter for: "low memory|stack overflow|heap"

センサーデータの検証

Filter for: "sensor|reading|value"
Format as: json

タイミング分析

Enable: --timestamp
Filter for: "start|end|duration"

通信エラー

Filter for: "timeout|failed|error"
Enable: --detect-errors

Arduino CLI との統合

# Compile and upload, then monitor
arduino-cli compile --fqbn arduino:avr:uno sketch/
arduino-cli upload -p COM3 --fqbn arduino:avr:uno sketch/
uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --port COM3

トラブルシューティング

ポートが見つからない

• 利用可能なポートを確認するには、arduino-cli board list を実行します
• Arduino が接続され、ドライバーがインストールされていることを確認します
• 別のポート名を試します（Windows では COM1-COM99、Linux では /dev/ttyACM*）

データを受信できない

• ボーレートが Arduino のスケッチ（Serial.begin(9600)）と一致していることを確認します
• USB ケーブルの接続を確認します
• モニタリング中に Arduino ボードをリセットします

権限エラー（Linux/macOS）

# Add user to dialout group
sudo usermod -a -G dialout $USER
# Logout and login again

証拠とプライバシー

ボード、ファームウェア／イメージのバージョン、ツールチェーン、ボーレート、ポート、リセット原因、タイムスタンプの取得元を記録します。対象機器で取得した場合に限り、シリアル出力をハードウェアまたはシステムの証拠として明記してください。ログを保存または共有する前に、Wi-Fi パスワード、API キー、証明書、トークン、個人データをマスキングしてください。

依存関係

• Python 3.8+
• uv 0.4+（スクリプト内で pyserial と colorama を宣言します）
• 自己完結型のヘルパーを uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --help で実行します。

例

基本的な温度センサーのモニタリング

// Arduino sketch
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  float temp = analogRead(A0) * 0.488;
  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(temp);
  Serial.println(" C");
  delay(1000);
}

uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --port COM3 --filter "Temperature" --timestamp

JSON データの解析

// Arduino sketch with JSON output
#include <ArduinoJson.h>

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  StaticJsonDocument<200> doc;
  doc["temperature"] = analogRead(A0) * 0.488;
  doc["humidity"] = analogRead(A1) * 0.146;
  doc["timestamp"] = millis();
  serializeJson(doc, Serial);
  Serial.println();
  delay(2000);
}

uv run --no-project scripts/monitor_serial.py --port COM3 --format json --pretty

共通の出力仕様

共通の Arduino スキル仕様を使用します。前提条件、必要なツールとバージョン、実装手順、証拠の段階ごとのテスト／証拠、既知の制限事項、復旧／セキュリティに関する注意事項を明記してください。