XBeeモジュールの使い方（画像転送） – 株式会社センサビリティ

2025年7月22日

　今回はルータXBeeからコーディネータXBeeに画像を転送する方法について解説します。今回解説する方法はZigbee3.0又はDigiMesh2.4のいずれのファームウェアでも動作します。今まではエンドデバイスXBeeやルータXBeeからコーディネータXBeeにセンサデータを送信する方法について解説してきましたが、制限はあるものの画像データの送信も可能です。以下のZigbeeファームウェアの場合の画像データを転送時の制限事項について説明します。

１．制限事項

(1)プロトコルの制約

　Zigbeeのプロトコル的な制約としては、最大ペイロードサイズ（MTU）がZigbeeでは、1フレームあたり最大で約72〜100バイト程度です。AES暗号有効時はさらに減少します。従って、MicroPythonでxbee.transmit()を実行する場合は約72バイト以下が安全圏と思われます。また、トランスミッション速度に関してはZigbeeの空間転送速度の最大値は理論値で250 kbpsですが実効速度は10〜30 kbps程度となります。

(2)転送速度

　次に転送速度の実効値の目安を見積もってみます。画像データを分割して64バイト毎にチャンク送信し、utime.sleep(0.1)で0.1sのスリープ含んだ送信をした場合を想定すると、転送時間は以下のようになります。

画像サイズ	チャンク数	転送時間の概算
4KB	64	約6秒
16KB	256	約25秒
64KB	1024	約90〜100秒
100KB	1600	約2分40秒程度

(3)ファイルサイズの上限

　XBeeの/flashのストレージ容量は総容量が約1MB（1024KB）ですが、実際に使用可能なユーザ領域（空き容量）は約440KB程度です。しかし、このユーザ領域はMicroPython ランタイムやファームウェア自身が使用しているため、全てを自由に使うことはできません。実効的には100KB 程度までがMicroPythonでZigBeeファームウェアを使用した際に安定して送信可能な値と考えられます。

２．画像転送

　そこで今回の解説では、以下の64×64ピクセルのモノクロ画像（ファイル名：MonaLisa.png）を例にコーディネータXBeeへの転送を試みます。

MonaLisa ダウンロード

　画像を送信するルータXBeeのMicroPythonのサンプルコードを以下に示します。 MicroPython Terminalでエンターを押してCtrl+Fで1^^^のプロンプトにしてから、マウスの右クリックでCopyを選択して貼り付けます。その後、Ctrl+Dでコンパイルして、スタートで自動実行に同意する「Y」を押して、一旦このままにしておきます。File System Managerでコンパイルされた実行ファイルmain.mpyが生成されています。ここで、File System Managerを用いて/flashにMonaLisa.pngを書き込んでおきます。

import xbee
import os
import utime

COORD_ADDR = b'\x00\x13\xA2\x00\x41\xAE\x36\x69'
CHUNK_SIZE = 64
FILE_PATH = "MonaLisa.png"

def send_file():
    if FILE_PATH not in os.listdir():
        print("No file!")
        return

    with open(FILE_PATH, "rb") as f:
        while True:
            chunk = f.read(CHUNK_SIZE)
            if not chunk:
                break
            xbee.transmit(COORD_ADDR, chunk)
            utime.sleep(0.1)

    # 送信完了後に終了チャンクを送信
    xbee.transmit(COORD_ADDR, b"__EOF__")
    print("Send complete")

send_file()

　画像を受信するコーディネータXBeeのMicroPythonのサンプルコードを以下に示します。ルータXBeeの場合と同様にMicroPython Terminalでエンターを押してコンパイルし、Ctrl+Rであらかじめ実行しておきます。

from xbee import receive
import os
import time

FILE_PATH = "MonaLisa.png"
RECEIVED_CHUNKS = []

def receive_file_loop():
    while True:
        pkt = receive()
        if pkt:
            payload = pkt['payload']
            if len(payload) < 1:
                print("Invalid payload")
                continue

            # 終了チャンクの検出
            if payload == b"__EOF__":
                print("EOF detected. Saving file.")
                save_file()
                continue

            RECEIVED_CHUNKS.append(payload)
            print("Received chunk. Total:", len(RECEIVED_CHUNKS))

        #time.sleep(0.1)

def save_file():
    with open(FILE_PATH, "wb") as f:
        for chunk in RECEIVED_CHUNKS:
            f.write(chunk)
    print("File save completed!:", FILE_PATH)
    RECEIVED_CHUNKS.clear()

receive_file_loop()

　コーディネータXBeeのコードが実行されていることを確認してから、ルータXBeeからCtrl+Rでコードを実行すると以下のようになります。