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Arduino シリアルモニター

デスクトップの可視化／ベンチコンソールについては、 デスクトップコンソールのガイダンスを参照してください。ワイヤレス伝送とトレースのセマンティクスはwireless-telemetryに属します。ここでは、そのドライバーや計測ワークフローを重複して記載しないでください。ネイティブのESP-IDFログはシリアル診断の有効な入力であり、Arduinoフレームワークを使用していることを意味するものではありません。

このスキルでは、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よりもデバッグ体験を向上させます。

機能

• リアルタイム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
• データロギング：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、後で分析できます
• 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、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（テキスト、JSON、CSV、バイナリ）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. 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、タイムスタンプの情報源を正確に記録します。
2. t_ms=123 level=INFO event=sensor_read value=...のように、安定したフィールドを持つイベントごとに1行の形式を優先します。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。最初の起動時の行、リセット／ブラウンアウト／ウォッチドッグのメッセージ、症状を再現するまでの遷移を保持します。
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。証明段階ごとに結果を報告してください。シリアルストリームに問題がなくても、ピン、電源、システム全体が正常である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を併用します。

推奨する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);

ボードのメモリ予算に適した、固定長で上限のある形式を使用します。Wi-Fiのパスワード、APIキー、証明書、トークン、個人データは記録しないでください。

使い方

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
• --color：色分けされた出力を有効化
• --detect-errors：一般的なエラーパターンを強調表示
• --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との連携

# 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

• arduino-cli board listで利用可能なポートを確認します
• Arduinoが接続されており、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スケッチの設定（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、タイムスタンプの情報源を記録します。対象上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分類します。ログを保存または共有する前に、Wi-Fiのパスワード、APIキー、証明書、トークン、個人データを伏せてください。

依存関係

• Python 3.8+
• uv 0.4+（スクリプト内でpyserialとcoloramaを宣言しています）
• 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。

使用例

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

共通出力契約

共通の Arduino スキル契約を使用してください。 前提条件、必要なツールとバージョン、実装手順、証明段階ごとのテスト／証拠、 既知の制限事項、復旧／セキュリティに関する注記を明記してください。