Raspberry Pi で Swift を動かす

少し前に、SwiftyGPIO というライブラリを発見し、ついに Swift が電子工作に使えるようになったのか、と試してみたいと思い、着手していました。

ただ、Apple が公式に Swift.org で配布している Snapshot バイナリは、x86_64 環境でビルドされたもので、ARM CPU を使っている Raspberry Pi では実行することができません。

SwiftyGPIO の作者である、uraimo 氏のブログ記事 に記載されている方法でさくっとサンプルを動かすところまでは、とても簡単に実践できます。

環境設定

使用機材は Raspberry Pi Type B、OS は Raspbian Jessie 2016-05-27 です。

clang をインストールし、バイナリーをダウンロードし、解答します。前述のブログ記事からのコピペです。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install clang

$ wget https://www.dropbox.com/s/smk3ek5lfa8ae09/swift-2016-02-15.tar.gz
$ tar xzf swift-2016-02-15.tar.gz

Hello world で動作確認します。

$ export PATH=$HOME/usr/bin:$PATH
$ which swiftc
　
/home/pi/usr/bin/swiftc
　
$ echo 'print("Hello world")' > helloworld.swift
$ swiftc helloworld.swift
$ ./helloworld
　
Hello world

簡単なLチカ

README の Example コードのボードと Pin の値だけ修正すると、すんなりLチカができます。

// main.swift
import Glibc

let gpios = SwiftyGPIO.getGPIOsForBoard(.RaspberryPiRev2)
var gp = gpios[.P9]!
gp.direction = .OUT
gp.value = 1

repeat{
     gp.value = (gp.value == 0) ? 1 : 0
     usleep(150*1000)
}while(true)

$ wget https://raw.githubusercontent.com/uraimo/SwiftyGPIO/master/Sources/SwiftyGPIO.swift
$ swiftc main.swift SwiftyGPIO.swift
$ sudo ./main

SwiftyGPIO.getGPIOsForBoard(board: SupportedBoard) で指定可能なボードは SwiftyGPIO.swift に入っている Enum で定義されています。

public enum SupportedBoard {
    case RaspberryPiRev1   // Pi A,B Revision 1
    case RaspberryPiRev2   // Pi A,B Revision 2
    case RaspberryPiPlusZero // Pi A+,B+,Zero with 40 pin header
    case RaspberryPi2 // Pi 2 with 40 pin header
    case CHIP
    case BeagleBoneBlack
}

なんと、Raspberry Pi 3 がありません。 Cortex-A53 ARMv8 64bit で動く Swift のバイナリがないので、動作確認ができないのでしょうか。

入力値に応じて出力値を変更

Usage に記載されているとおり、入力モード Pin の値を変更をクロージャーでハンドリングできます。

GPIO クラスのインスタンスには、以下の関数が用意されており、引数でクロージャーを渡すことで、値の変更の通知を受け取ります。

  • onRaising 0 -> 1 に値が変わった
  • onFalling 1 -> 0 に値が変わった
  • onChange 何かしら値が変わった 
import Glibc

let gpios = SwiftyGPIO.getGPIOsForBoard(.RaspberryPiRev2)
var led = gpios[.P9]!
led.direction = .OUT
led.value = 0

var button = gpios[.P2]!
button.direction = .IN
button.value = 1

button.onChange { button in
     led.value = button.value == 1 ? 0 : 1
     print(button.value)
}

while(true) {}

Slimane と連携

以上の様に、簡単に GPIO の機能が Swift であつかえます。Raspberry Pi 単体で完結する仕組みを作るには、実用に足るライブラリだと思います。

ここまで実践すると、Internet of Things な、例えば WebSocket のイベントを受け取ると水やりをする、みたいな活用を行いたいと思い始めます。

参考: Raspberry Pi と Hubot で観葉植物の水やりを自動化する

OSS Swift に対応した WebSocket クライアントが見つけられなかったので、手始めに、Tokyo Server-Side Swift Meetup の共同主催者、@noppoman 氏作の Web フレームワーク、Slimane を使って、以下の様に HTTP で PUT リクエストがあれば、LED と On / Off するサンプルを書いて、ビルドしてみました。

$ curl -XPUT my-raspberry-pi.local:3000/toggle

Package.swift

import PackageDescription

let package = Package(
      name: "SlimaneGPIO",
      dependencies: [
          .Package(url: "https://github.com/noppoMan/Slimane.git", majorVersion: 0, minor: 4),
      ]
)

Sources/main.swift

import Slimane
import Glibc

let app = Slimane()

let gpios = SwiftyGPIO.getGPIOsForBoard(.RaspberryPiRev2)
var gp = gpios[.P9]!
gp.direction = .OUT
gp.value = 0

app.put("/toggle") { req, responder in
    responder {
      let wasOn = gp.value == 1
      gp.value = wasOn ? 0 : 1
      Response(body: "Tuned \(wasOn ? "off" : "on")!")
    }
}

try! app.listen()

こちらを swift build コマンドでビルドしようとしましたが、build サブコマンドが存在しないので、失敗しました。

$ swift build
error: unable to invoke subcommand: /home/pi/usr/bin/swift-build (No such file or directory)

ダウンロードしてきた、Prebuilt バイナリには、swift-build が含まれておらず、Swift Package Manager の資産は流用できないようです。

Swift on ARM について、深く研究を行われている、@iachievedit 氏が提供されている Jenkins でできた成果物 (Artifacts) のバイナリも swift-build を含んでいませんでした。

参照

TODOs

これから、Raspberry Pi 遊びにも Swift を活用すべく、引き続き研究を続けていき、Tokyo Server-Side Swift Meetup などで経過発表を続けていけたらな、と思います。

  • 自前で全部入りの Swift バイナリをビルドする
  • クロスコンパイルがうまくできないか OS X 環境でもためしてみる

あたり、試してみたいと思っています。どうぞよろしくお願いいたします。

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