Milkcocoa・ESP-WROOM-02・Arduino M0の組み合わせでArduino側でon()した時の処理が不安定なので安定させたい

Question

###前提・実現したいこと
以前の質問「 ESP-WROOM-02をWi-FiモジュールとしてArduinoに接続(SoftwareSerial)してMilkcocoa Arduino SDKを使用する方法について」でArduino M0からMilkcocoaへ値をpushすることはできるようになりました。
次のステップとして、スマートフォンのWebブラウザからJavaScriptで数値をMilkcocoaへpushし、Arduino M0のmilkcocoa.on()でスマートフォンからpushされた値を取得したいのですが、Arduino M0が値を取得中にスマートフォンから連続でpushしたりすると、Arduino M0の処理が止まったり、取得した値が古いものが返ってきたりしました。
安定して動作させるためのアドバイスをいただけますと幸いです。
※milkcocoa.loop()を実行したタイミングでスマートフォンからpushすると正しい値が取得できます。

###ソースコード

#include "ESP8266.h"
#include "Milkcocoa.h"
#include "Client_ESP8266.h"

/************************* WiFi Access Point *********************************/

// Wi-Fi SSID
#define WLAN_SSID       "SSID"
// Wi-Fi PASSWORD
#define WLAN_PASS       "PASSWORD"


/************************* Your Milkcocoa Setup *********************************/

// MilkcocoaのアプリID
#define MILKCOCOA_APP_ID      "APP_ID"
#define MILKCOCOA_DATASTORE   "led"

/************* Milkcocoa Setup (you don't need to change this!) ******************/

#define MILKCOCOA_SERVERPORT  1883

/************ Global State (you don't need to change this!) ******************/

// Create an ESP8266Client class to connect to the MQTT server.
ESP8266Client wifi;

const char MQTT_SERVER[] PROGMEM    = MILKCOCOA_APP_ID ".mlkcca.com";
const char MQTT_CLIENTID[] PROGMEM  = __TIME__ MILKCOCOA_APP_ID;

Milkcocoa milkcocoa = Milkcocoa(&wifi, MQTT_SERVER, MILKCOCOA_SERVERPORT, MILKCOCOA_APP_ID, MQTT_CLIENTID);

int value;

// LEDを接続するピン
const int ledPin = 13;

/**
 * 初期設定
 */
void setup() {
  // デジタル13番ピンを出力として設定
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  
  SerialUSB.begin(115200);

  Serial5.begin(115200);

  SerialUSB.println("Milkcocoa SDK demo");

  // Connect to WiFi access point.
  SerialUSB.println(); SerialUSB.println();
  SerialUSB.print("Connecting to ");
  SerialUSB.println(WLAN_SSID);

  wifi.begin(Serial5, 115200);
  
  SerialUSB.print("FW Version:");
  SerialUSB.println(wifi.getVersion().c_str());
  
  if (wifi.setOprToStation()) {
    SerialUSB.print("to station ok\r\n");
  } else {
    SerialUSB.print("to station err\r\n");
  }

  if (wifi.joinAP(WLAN_SSID, WLAN_PASS)) {
    SerialUSB.print("Join AP success\r\n");
    SerialUSB.print("IP: ");
    SerialUSB.println(wifi.getLocalIP().c_str());
  } else {
    SerialUSB.print("Join AP failure\r\n");
  }
  
  if (wifi.disableMUX()) {
    SerialUSB.print("single ok\r\n");
  } else {
    SerialUSB.print("single err\r\n");
  }
  
  if (milkcocoa.on(MILKCOCOA_DATASTORE, "push", onpush)) {
    SerialUSB.println("milkcocoa on sucesss");
  }
  else {
    SerialUSB.println("milkcocoa on failure");
  }
  
  value = 10;
};

/**
 * ループ処理
 */
void loop() {
  SerialUSB.println("Loop ...");
  // Milkcocoaのループ処理を実行します
  milkcocoa.loop();
  
  // 1秒処理を止める
  delay(1000);
};

void onpush(DataElement *pelem) {
  SerialUSB.println("onpush");
  //SerialUSB.println(pelem->getInt("state"));
  
  // 取得した値が1ならば
  if (pelem->getInt("state")) {
    SerialUSB.println("LED ON");
    // LEDを接続しているピンをHIGH状態に変更（点灯）
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  }
  // 取得した値が1以外ならば
  else {
    SerialUSB.println("LED OFF");
    // LEDを接続しているピンをLOW状態に変更（消灯）
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
};

Answer 1

いつもありがとうございます！
Milkcocoa開発チームのkiyopikkoです。

問題を明確にするために以下についてお答え頂けますか...？

• 「Arduino M0の処理が止まる」というのは止まってしまってそこから何も処理をしなくなってしまうということでしょうか？また、そのときのシリアル出力を貼って頂けますでしょうか？
• スマートフォンから連続でpushとは具体的な数値としてはどれくらいの間隔でしょうか？

「取得した値が古いものが返ってきたり」については、現在のSDKの仕様で1000msの間に同時に来たデータは同じタイミングで処理されるようになっています。
これは、用途によってはかなり邪魔な（笑）仕様かと思うので、ユーザー側で指定するように検討中です。

ちなみに、以下も確認頂けると幸いです。

• Arduino SDKは最新版を使っているか
• Arduinoのlibraries（home/Documents/Arduino/libraries）にESP8266 SDKとArduino SDKが混在してしまっていないか

Comments

[umi_kappa]

kiyopikkoさん

いつもお世話になっております！

・「Arduino M0の処理が止まる」というのは止まってしまってそこから何も処理をしなくなってしまうということでしょうか？また、そのときのシリアル出力を貼って頂けますでしょうか？

こちら再現しようとしたのですが、処理が止まることはありませんでした。私の勘違いだったかもしれません、、失礼しました。

・スマートフォンから連続でpushとは具体的な数値としてはどれくらいの間隔でしょうか？

HTML上のボタンをタップしたタイミングでpushしているので少々具体的な数値ではないのですが「タン・タン・タン」と500msほどでしょうか。Arduino側でMilkcocoaから受信している最中にスマートフォン側からpushすると止まってしまう印象です。

>「取得した値が古いものが返ってきたり」については、現在のSDKの仕様で1000msの間に同時に来たデータは同じタイミングで処理されるようになっています。

こちらですが1000ms以上の間隔を開けても同じでした。`Loop ...`という表示が出た瞬間にスマートフォンからpushした時のみうまくいきます。
```
Join AP success
IP: +CIFSR:STAIP,"☆☆☆☆"
+CIFSR:STAMAC,"☆☆☆☆☆☆"
single ok
milkcocoa on sucesss
Loop ...
Connecting to MQTT... MQTT Connected!
Loop ...
Loop ...
onpush
LED ON
Loop ...
Loop ...
onpush
LED ON
Loop ...
Loop ...
onpush
LED ON
Loop ...
onpush
LED OFF
Loop ...
onpush
LED ON
Loop ...
```

・ Arduino SDKは最新版を使っているか

はい、最新版をインストールしています。

・Arduinoのlibraries（home/Documents/Arduino/libraries）にESP8266 SDKとArduino SDKが混在してしまっていないか

こちらも大丈夫かと思います。`ESP8266_Arduino_AT`と`Milkcocoa_Arduino_SDK`の2つのみがインストールされている状況です。

すみません。あと1点気になっている挙動があります（こちらは別質問として立てたほうがよかったかもしれません。。）。
本質問のスケッチでvalueという変数を指定して`setup()`関数内で数値を代入しています。実は不要な変数なのですが、何故かこの代入する一文がないとMilkcocoaとの接続に失敗してしまいます。こちらもアドバイスいただけますと幸いです。。
以下、シリアル出力です。
```
Join AP success
IP: +CIFSR:STAIP,"☆☆☆☆"
+CIFSR:STAMAC,"☆☆☆☆☆☆"
single ok
milkcocoa on sucesss
Loop ...
Connecting to MQTT... Server unavail
3
Retrying MQTT connection in 5 seconds...
Server unavail
3
Retrying MQTT connection in 5 seconds...
```

毎度細々とすみません。
よろしくお願いします！

[kiyopikko]

詳細にありがとうございます！
状況がはっきりしたので、valueという変数の件も含めて、こちらで再現しようかと思います（M0 Proになりますが）

すぐには返信できないかと思いますので、しばしお待ち頂けると幸いですm(_ _)m

[umi_kappa]

お手数をおかけします！
こちらでもArduino M0 Proを購入して試してみます。
進展がありましたらご報告しますね。

[umi_kappa]

kiyopikkoさん
あれからArduino M0 Proで本質問のスケッチを試してみましたが、Arduino M0と同じ現象(Value変数の件も含めて)が発生しました。
お手すきの時でかまいませんので、ご確認いただけますと幸いです。

[kiyopikko]

こちら、M0 Proで同じ現象起こりました。
ESP8266 SDKではこの問題は起こらなかったので、
Arduino SDK特有の問題なので、Arduino SDKのIssueにあげますね。

[umi_kappa]

kiyopikkoさん
ご確認ありがとうございます！
この部分がクリアになれば1つネタが完成するので楽しみにお待ちします。

Answer 2

IDE 1.7.8 のM0のライブラリにはバグがあります．以下の変更を適用して試してもらえますででしょうか．

./hardware/arduino/samd/cores/arduino/USB/samd21_device.c : 152行目 メモリリーク修正．

for (i = 0; i < sizeof(usb_endpoint_table)/4; i++) {
(*(uint32_t *)((uint32_t *)(&usb_endpoint_table[0])+i)) = 0;
}

Comments

[umi_kappa]

ShinyaHondaさん
返答が遅くなってしまい申し訳ございません。
samd21_device.cファイルを修正することで「setup内でダミー変数へ代入しないと、MQTTの接続に失敗する」件は解消されました。ありがとうございます。
on()で取得した値が古い件は解消されませんでした。

[umi_kappa]

「on()で取得した値が古い」件ですが、
./hardware/arduino/samd/cores/arduino/RingBuffer.hのSERIAL_BUFFER_SIZEを256に変更することで解決できました。

ですが、別の問題が発生しました。
on()起動から初めてデータを取得したおよそ1分後に、再び同一IDのデータが取得され、その後on()でデータの取得ができなくなりました。

[umi_kappa]

「on()起動から初めてデータを取得したおよそ1分後に、再び同一IDのデータが取得され、その後on()でデータの取得ができなくなりました。」
こちらを私の方で調べてみました。
on()の実行にかかわらず、スケッチを起動後一定時間が経過すると、ESP8266.cppのdataAvailable()の返り値が1となり現象が発生しているようです。

[umi_kappa]

「on()起動から初めてデータを取得したおよそ1分後に、再び同一IDのデータが取得され、その後on()でデータの取得ができなくなりました。」
こちらのその後です。
結論から申し上げると、Arduino M0 Proから一定時間アクセスがないとMilkcocoaが接続をCLOSEDにする仕様になっていそうです(実際に"CLOSED"という文字列を受け取った後にアクセスができなくなりました)。

接続が切れる前に定期的にダミーデータをsend()すると解決されました。こちらの認識で正しいでしょうか？

Milkcocoa ESP8266 SDKの方では、Milkcocoa.cpp内のloop()関数のconnect()部分が下記のようになっており、接続が切れると再接続するようです。

if(!connect(timeout)){
return false;
}

GitHub
https://github.com/milk-cocoa/Milkcocoa_ESP8266_SDK/commit/52ac4f33b5667588035d036785272586b3ca33cc