「Scilab/XcosでArduinoを直接制御できる『Arduino Blockset』があると聞いたけど、使ってみたらうまくいかない…なぜダメなの？」
Scilab/Xcosでシミュレーションした制御モデルを直接Arduinoにダウンロードして動かしたい！そう考える方にとって、まさに理想的なツールのように思える「Arduino Blockset for Xcos」。しかし、実際に使おうとすると、多くのユーザーが壁にぶつかり、最終的に「これは使えない」と感じてしまうのが現状です。
この記事では、Scilab/XcosのArduino Blocksetが「ダメ」と言われる主な理由を深掘りし、代わりにどのような方法でScilab/XcosとArduinoを連携させるべきか、現実的な代替手段を解説します。あなたのScilab/XcosとArduino連携の課題を解決する手助けになれば幸いです。
1. XcosのArduino Blocksetとは？（理想と現実）
まず、多くの人が期待する「Arduino Blockset for Xcos」とは、どのようなものだったのでしょうか？
このBlocksetは、Xcosのブロック図の中に、ArduinoのデジタルI/O、アナログI/O、PWM出力といった機能を直接操作できるブロックを追加することを目的としていました。これを使えば、例えばシミュレーションで設計したPID制御のブロック図をそのままArduinoにダウンロードし、実機のモーターを制御する…といった夢のような連携が実現できるはずでした。
しかし、残念ながらその理想は現実の壁に阻まれています。
2. なぜ「ダメ」と言われるのか？その主な理由
XcosのArduino Blocksetが、期待通りに機能しない、あるいは「ダメ」と言われる主な理由は、以下の点に集約されます。
2.1. 開発の停滞とサポート不足
最も大きな理由の一つは、開発が活発ではないこと、そしてそれによるサポートの不足です。
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Scilab本体のバージョンアップへの追随が困難: Scilab本体は定期的にバージョンアップされ、内部のAPIや構造が変更されることがあります。しかし、Arduino Blocksetの開発はScilab本体のペースに追いついておらず、新しいScilabのバージョンでは正しく動作しない、あるいはインストール自体ができない、といった問題が頻繁に発生します。
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新しいArduinoボードへの非対応: ArduinoはUNO R3からR4、さらにはESP32やESP8266といった新しいアーキテクチャのボードが登場しています。しかし、Arduino Blocksetは比較的古いArduino AVRシリーズ（UNO R3など）向けに設計されており、最新のUNO R4や他のボードには公式には対応していません。新しいボードでは、内部の通信プロトコルやドライバが異なるため、そのままでは動作しません。
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ドキュメント不足とコミュニティの縮小: 開発が停滞しているため、最新の情報や詳細な使い方に関する公式ドキュメントが不足しています。また、ユーザーコミュニティも活発とは言えず、問題が発生した際に解決策を見つけるのが難しい状況です。
2.2. 技術的な複雑さ
ブロックセット自体が内包する技術的な複雑さも理由の一つです。
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異なる開発パラダイムの統合: Xcosはブロック線図ベースのシミュレーション環境であり、ArduinoはC++で記述されたファームウェアが動作します。この全く異なる開発パラダイム（モデルとコード）をシームレスに連携させるには、非常に高度な技術と継続的なメンテナンスが必要です。
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PCとArduino間の通信プロトコル: Arduino Blocksetは、Xcosが生成したモデルをArduinoが解釈・実行できる形式に変換し、シリアル通信などを介してやり取りするメカニズムを持っていました。しかし、この通信プロトコルが複雑であることや、PC側のシリアルポート制御の安定性が環境によって異なるため、接続が不安定になるケースが多々ありました。
2.3. 代替ツールの台頭
MATLAB/Simulinkのような商用ツールでは、より洗練されたArduino連携機能（Simulink Support Package for Arduino Hardwareなど）が提供されています。オープンソースの世界でも、PythonとPySerialを使った連携や、より直接的なC/C++での開発など、より柔軟で安定した代替手段が確立されてきたことも、相対的にArduino Blocksetの必要性を低下させました。
3. 現実的な代替手段：Scilab/XcosとArduinoを連携させる方法
では、Arduino Blocksetが期待できないとして、Scilab/XcosとArduinoを連携させるにはどうすれば良いのでしょうか？最も確実で実用的な方法は、シリアル通信を介して連携するアプローチです。
これは、Scilab/Xcosが「司令塔」となり、Arduinoが「実行部隊」として機能するイメージです。
3.1. 最も確実な方法：ScilabスクリプトとArduinoスケッチの組み合わせ
これまでも解説してきた方法ですが、これが最も安定して動作し、応用も効きます。
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Arduino側:
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Scilab側:
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ScilabのPortMidiToolboxを使用して、シリアルポートを開閉し、Arduinoとのデータの送受信を行います。
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Xcosから制御する場合: Xcosのシミュレーション中にScilabのコードを実行できる
Scilab Functionブロックを活用します。このブロック内でシリアル通信を行うScilab関数を呼び出すことで、Xcosの信号の流れとArduinoの物理的なI/Oを連携させることができます。
メリット:
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高い安定性: シリアル通信は非常に基本的なプロトコルであり、環境依存性が低く安定しています。
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柔軟性: 自分で通信プロトコルを定義できるため、どんなデータでも送受信できます。
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幅広いArduinoボードに対応: 物理的にシリアル通信が可能なArduinoボードであれば、機種に依存せず連携できます。
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Scilab/Xcosの全機能を利用可能: シミュレーション、データ解析、グラフ表示など、Scilab/Xcosの強力な機能を最大限に活用しながら実機連携ができます。
デメリット:
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3.2. 応用：より高度な連携を目指すなら
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MATLAB/Simulinkの活用: もし予算の余裕があり、かつ本格的なモデルベース開発を志向するなら、MATLAB/SimulinkのSupport Package for Arduino Hardwareは、Arduino Blocksetが目指した理想的な機能をより安定した形で提供します。
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Pythonとの連携: Scilab/Xcosから直接ではありませんが、Scilab/Xcosで処理した結果をPythonスクリプトに出力し、PythonのPySerialライブラリを使ってArduinoと通信するというアプローチもあります。PythonはArduinoとの連携ライブラリが豊富です。
まとめ：Arduino Blocksetは「諦めて」、シリアル通信をマスターしよう！
Scilab/XcosのArduino Blocksetは、かつて大きな期待を寄せられましたが、開発の停滞、サポート不足、そして技術的な複雑さにより、現状では実用的な選択肢とは言い難い状況です。
しかし、落胆する必要はありません。Scilab/XcosとArduinoを連携させる最も確実で汎用的な方法は、シリアル通信を介したPC側のScilabスクリプト（またはXcosのScilab Functionブロック）と、Arduino側のスケッチの組み合わせです。この方法を習得すれば、あなたのシミュレーションを現実世界で動かすことが可能になり、制御システムの設計と実装の幅が大きく広がります。
