Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋
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電池ボックス電子工作（その１３）
いつどこＧＰＳロガー４ （ ＳＤメモリ・セパレートタイプ ）
電池ボックス電子工作（その１４） いつどこＧＰＳロガー６ （ プラットフォーム プロトタイプ ） の公開に伴い、本ページは参考用として公開します。 もし、新規に製作されたい場合は電池ボックス電子工作（その１４） いつどこＧＰＳロガー６ （ プラットフォーム プロトタイプ ）以降をご参照願います。
１．背景
電池ボックス電子工作（その１２） いつどこＧＰＳロガー３ （セパレートタイプ） でＧＰＳデータ記憶ＥＥＰＲＯＭメモリ(GPS-EEPROM)容量を２倍にしておりますが、これは実装の制約により決めた容量でした。 フラットパッケージ品を使用すれば、４倍まで拡張できるため、電気街探訪の小部屋に「世界の部品屋さんＤｉｇｉ−Ｋｅｙ はじめてのお買い物の巻」で紹介したフラットパッケージ品を入手し、これを使用して再度ＧＰＳロガーを製作するつもりでおりました。
これとは別に前々からマイクロＳＤメモリをＧＰＳデータ記憶ＥＥＰＲＯＭメモリ(GPS-EEPROM)の代わりに使用できないか検討しておりましたが、ＳＤメモリの資料（SanDisk
Secure Digital Card Product Manual Version 1.9 Document No. 80-13-00169 December
2003：どこから入手できたか記録に残していなかったため入手先不明。）を読んで消費電流が思っていた以上に多く記載されていたこと、及び、アクセス方法がいろいろ記載されており
使用方法の確信を持てなかった事、また、これが一番なのですがＣｏｐｙｒｉｇｈｔの問題もあるかのように聞いており手を出すことを控えていました。
ところが、たまたまネットサーフィンをしているとトランジスタ技術の２００７年２月号の特集記事にＳＤメモリの使用方法が紹介されているとのこと、早速この記事を改めて読み直しました。 購入当初は使用するつもりも無く斜め読みをしていたのと、ＭＭＣとして記事が記載されて
おり記憶に残っていなかったのでしょうう。 記事を読むとＳＰＩモードだと使用しても良さそう、また、アクセス方法も比較的容易、ＣＲＣを無視できそう（ＣＲＣ計算ルーチンを作成する気が無い）なことがわかりました。
このような経過をたどり、AT24C1024BN-SH25-Bの代わりに、身近で安価に入手できるマイクロＳＤメモリを使用する事にしました。
２．いつどこＧＰＳロガー４ （ ＳＤメモリ・セパレートタイプ ）の製作
２．１ 製作仕様概要
今回のＧＰＳモジュールはＧＰＳレシーバモジュールキット [K-02294]を使用しましたので基本的な回路構成 は電池ボックス電子工作（その ９） いつどこＧＰＳロガー 、電池ボックス電子工作（その １０） いつどこＧＰＳロガー（セパレートタイプ）を流用しました。 また、ソフトは電池ボックス電子工作（その１２） いつどこＧＰＳロガー３ （セパレートタイプ） を流用してＳＤメモリ対応しました。
主たる仕様を下記します。
|
GPSモジュール |
ＧＰＳ−５２Ｄ（Ｂ）−０１４−Ｓ３６Ｒ０Ｄ０Ａ３１） |
|
測地系 |
測位系選択可能 (1) WGS-84
(2) TOKYO Mean Solution (3) TOKYO Japan |
|
ＳＤメモリ種 |
マイクロＳＤ |
|
ＳＤメモリ容量 |
１６ＭＢ〜１ＧＢ （ＳＤＨＣ非対応） |
| ＳＤメモリ読み出し |
ＲＳ−２３２による読み出し（ｂｐｓ設定可） メモリカードのＰＣ読み出し不可 |
|
記録間隔 |
１秒〜２５５秒間隔で設定可能。 GPSデータ保存間隔設定選択スイッチ入力により２種類の設定のいずれかを選択可能。 |
|
記録時間 |
２．２項参照 （１６ＭＢで５日以上） |
|
記録データ |
時刻（ＵＴＣ） 、 緯度 、 経度 、 衛星数 、 測位状態 、 アンテナ高度 、 ジオイド高度 、 年月日、 方位 、 速度 |
|
電源 |
単四乾電池 × ３本 |
|
ＰＩＣマイコンソフト |
今回は非公開とします。 ただし、書込みサービス対応としますのでここを参照願います。 |
なお、以下の説明でEEPROMに関して２通りの表現が記載されています。 夫々の意味は下記のようになります。
|
PIC-EEPROM |
「いつどこＧＰＳロガー」を制御するPICマイコンに内蔵されているEEPROMです。 このEEPROMの設定値で「いつどこＧＰＳロガー」の動作を設定します。 |
|
ＳＤメモリ |
GPSモジュールのデータを格納する別設置のＳＤメモリ（EEPROM）です。 この ＳＤメモリ（EEPROM）にGPSデータが格納されます。 |
２．２ 記録メディア、記憶容量、記録方法
遅ればせながら記録メディア としてＳＤメモリを使用することにしました。 但し、現状はＦＡＴファイルシステム対応ではなく、単なるＥＥＰＲＯＭとして使用します。 よって、パソコンのＳＤメモリスロットでは読み出しできません。 誤ってＳＤメモリスロットに差し込むとフォーマットしますかとアナウンスされます。 もしフォーマットするとせっかくのデータが消去されます。
ＳＤメモリは１６ＭＢ〜１ＧＢまでの対応としています。 ＳＤメモリの仕様によりＵｓｅｒ Ａｒｅａが決まっており全容量を使用することはできません。 参考までに使用可能範囲を使用した場合の記録時間を下記します。 しかし、メモリ容量が多すぎます。 現状の「いつどこＧＰＳロガー４」の仕様ではＲＳ−２３２Ｃでデータを読み出しますので、データをパソコンに読み込むのにその分、時間がかかり過ぎます。
|
ＳＤメモリ容量 |
User Area |
使用可能最終アドレス＋１ |
ＧＰＳ用 |
連続記録日数 |
|
１６Ｍ |
28,800 |
$00E1 0000 |
460,800 |
５日８時間０分０秒 |
|
３２Ｍ |
59,776 |
$01D3 0000 |
956,416 |
１１日１時間４０分１６秒 |
|
６４Ｍ |
121,856 |
$03B8 0000 |
1,949,696 |
２２日１３時間３４分５６秒 |
|
１２８Ｍ |
246,016 |
$0782 0000 |
3,936,256 |
４５日１３時間２４分１６秒 |
|
２５６Ｍ |
494,080 |
$0F14 0000 |
7,905,280 |
９１日１１時間５４分４０秒 |
|
５１２Ｍ |
940,864 |
$1CB6 8000 |
15,053,824 |
１７４日５時間３７分４秒 |
|
１ＧＢ |
1,983,744 |
$3C8A 0000 |
31,739,904 |
３６７日８時間３８分２４秒 |
多分、最後まで書込みをすることは無いと思いますが、ＳＤメモリの最終アドレスに達した場合に、以下の２通りをPIC-EEPROMの設定で選択できるようにします。
|
Singleモード |
それ以上の書き込みを終了し、GPSモジュールの電源をオフする。 つまり、ＳＤメモリの最初のデータを必ず残したいときに選択します。 |
|
上書きモード |
ＳＤメモリの先頭アドレスから上書きするモード。 延々を保存を繰り返します。 つまり、最新のデータを優先して残したいときに選択すます。 ただし、終了方法は「いつどこGPS」の電源をオフする方法しかありませんので、 ＳＤメモリへの書き込みタイミングをLED状態（LED3(青色)点灯⇒消灯）で確認して電源をオフしてください。 このタイミングをずらすと、最新の取得データのいくつかを失うことになります。 |
２．３ GPSデータ保存フォーマット
GPSモジュールからは多くのデータが送付されてきますが、実際に保存するデータは以下とします。
時刻 （ＵＴＣ：日本時間−９時間）
N/S、緯度
E/W、経度
衛星数
測位状態（測位不可時は記録しませんので結果的には常時１。）
２Ｄ／３Ｄ測位
アンテナ高度
ジオイド高度
年月日
方位
速度
ＳＤメモリに保存する際、１回の測定データの所要容量はキリのよいように ３２バイトとし、データフォーマットを以下のようにしました。
|
アドレス |
ｂ７ |
ｂ６ |
ｂ５ |
ｂ４ |
ｂ３ |
ｂ２ |
ｂ１ |
ｂ０ |
|
+0 |
GPS測位 |
測位データ正常受信 = 1 |
時間 ×10時間桁 |
時間 ×1時間桁 BCD Data |
||||
|
+1 |
時間 ×10分桁 BCD Data |
時間 ×1分桁 BCD Data |
||||||
|
+2 |
時間 ×10秒桁 BCD Data |
時間 ×1秒桁 BCD Data |
||||||
|
+3 |
Ｈ’０Ｅ’ （「．」の下位４ビット） |
時間 ×0.1秒桁 BCD Data |
||||||
|
+4 |
時間 ×0.01秒桁 BCD Data |
時間 ×0.001秒桁 BCD Data |
||||||
|
+5 |
緯度 ×10°桁 BCD Data |
緯度 ×1°桁 BCD Data |
||||||
|
+6 |
緯度 ×10分 桁 BCD Data |
緯度 ×1分 桁 BCD Data |
||||||
|
+7 |
Ｈ’０Ｅ’ |
緯度 ×0.1分 桁 BCD Data |
||||||
|
+8 |
緯度 ×0.01分 桁 BCD Data |
緯度 ×0.001分 桁 BCD Data |
||||||
|
+9 |
緯度 ×0.0001分 桁 BCD Data |
北緯 = 1 |
東経 = 1 |
測位不能 = 1 |
||||
|
+10 |
経度 ×100°桁 BCD Data |
経度 ×10°桁 BCD Data |
||||||
|
+11 |
経度 ×1°桁 BCD Data |
Ｈ’０Ｅ’ |
||||||
|
+12 |
経度 ×10分 桁 BCD Data |
経度 ×1分 桁 BCD Data |
||||||
|
+13 |
経度 ×0.1分 桁 BCD Data |
経度 ×0.01分 桁 BCD Data |
||||||
|
+14 |
経度 ×0.001分 桁 BCD Data |
経度 ×0.0001分 桁 BCD Data |
||||||
|
+15 |
衛星数 10個桁 BCD Data |
衛星数 1個桁 BCD Data |
||||||
|
+16 |
アンテナ高度 ×10000m 桁 BCD Data |
アンテナ高度 ×1000m 桁 BCD Data |
||||||
|
+17 |
アンテナ高度 ×100m 桁 BCD Data |
アンテナ高度 ×10m 桁 BCD Data |
||||||
|
+18 |
アンテナ高度 ×1m 桁 BCD Data |
Ｈ’０Ｅ’ |
||||||
|
+19 |
アンテナ高度 ×0.1m 桁 BCD Data |
ジオイド高度 ×1000m 桁 BCD Data |
||||||
|
+20 |
ジオイド高度 ×100m 桁 BCD Data |
ジオイド高度 ×10m 桁 BCD Data |
||||||
|
+21 |
ジオイド高度 ×1m 桁 BCD Data |
Ｈ’０Ｅ’ |
||||||
|
+22 |
ジオイド高度 ×0.1m 桁 BCD Data |
日付 １０日桁 BCD Data |
||||||
|
+23 |
日付 １日桁 BCD Data |
日付 １０月桁 BCD Data |
||||||
|
+24 |
日付 １日桁 BCD Data |
日付 １０年桁 BCD Data |
||||||
|
+25 |
日付 １年桁 BCD Data |
方位 ×100°桁 BCD Data |
||||||
|
+26 |
方位 ×10°桁 BCD Data |
方位 ×1°桁 BCD Data |
||||||
|
+27 |
Ｈ’０Ｅ’ |
方位 ×0.1°桁 BCD Data |
||||||
|
+28 |
方位 ×0.01°桁 BCD Data |
速度×1000m 桁 BCD Data |
||||||
|
+29 |
速度×100m 桁 BCD Data |
速度×10m 桁 BCD Data |
||||||
|
+30 |
速度×1m 桁 BCD Data |
Ｈ’０Ｅ’ |
||||||
|
+31 |
速度×0.1m 桁 BCD Data |
速度×0.1m 桁 BCD Data |
||||||
なお、各数値データ単位についてゼロサプレス対応としています。 小数点を含む数値の場合はＨ’０Ｅ’（「．」 ）の位置が上位桁位置にずれ、小数点側に”０”が追加されます。 衛星数など整数の場合は下位側に”Ｆ”が書き込まれます。 数値に戻す場合は”Ｆ”を読み飛ばしてもとの数値に戻しています。
２．４ 測位系選択
ＧＰＳモジュール（ＧＰＳ−５２Ｄ（Ｂ）−０１４−Ｓ３６Ｒ０Ｄ０Ａ３１）の取扱説明書に記載されている下記測位系選択コマンドで設定できるようにし ています。 （ＷＧＳ−８４以外の動作は未確認です。）
WGS-84
TOKYO Mean Solution
TOKYO Japan
TOKYO Korea
TOKYO Okinawa
２．６ ＰＩＣマイコン ＩＯピン割り当て
ＰＩＣマイコンはシリアル通信対応のＰＩＣ１６Ｆ６４８Ａを使用します。 ＧＰＳモジュールの電源電圧に合わせて３．３Ｖで使用するため、クロックは１０ＭＨｚで使用します。
|
PIN |
信号 |
方向 |
信 号 |
|
１ |
ＲＡ２ |
出力 |
マイクロＳＤメモリ ＤＩ信号 |
|
２ |
ＲＡ３ |
入力 |
マイクロＳＤメモリ ＤＯ信号 |
|
３ |
ＲＡ４ |
入力 |
ＳＤメモリクリヤモード選択入力。 |
|
４ |
ＲＡ５ |
入力 |
GPSデータ保存間隔設定選択スイッチ入力。 |
|
５ |
Ｖｓｓ |
ＧＮＤ |
電源グランドライン |
|
６ |
ＲＢ０ |
入力 |
モード切替スイッチ信号。 |
|
７ |
ＲＢ１／ＲＸ |
入力 |
シリアル通信入力 |
|
８ |
ＲＢ２／ＴＸ |
出力 |
シリアル通信出力 |
|
９ |
ＲＢ３ |
出力 |
圧電プザー用オンオフ信号。 （クロック信号であり、レベル信号ではありません。） |
|
１０ |
ＲＢ４ |
出力 |
ＬＥＤ１出力 （緑色） |
|
１１ |
ＲＢ５ |
出力 |
ＬＥＤ２出力 （赤色） |
|
１２ |
ＲＢ６ |
出力 |
ＬＥＤ３出力 （青色） |
|
１３ |
ＲＢ７ |
出力 |
ＧＰＳモジュール電源オンオフ信号。 |
|
１４ |
Ｖｄｄ |
Ｖｃｃ |
＋電源ライン。 （今回は３．３Ｖで使用。） |
|
１５ |
ＯＳＣ２ |
発振 |
セラミック振動子 １０ＭＨｚ |
|
１６ |
ＯＳＣ１ |
発振 |
セラミック振動子 １０ＭＨｚ |
|
１７ |
ＲＡ０ |
出力 |
マイクロＳＤメモリ クロック信号 |
|
１８ |
ＲＡ１ |
出力 |
マイクロＳＤメモリ チップセレクト信号 |
２．７ ＰＩＣマイコン EEPROM割り当て、及び、プログラムのダウンロード
ＰＩＣマイコン内のEEPROMのデータ設定を下記に記載します。
|
アドレス |
データ内容 |
デフォルト |
|||||||||||||||||||||
|
$00 |
GPSデータ保存間隔設定１。 ＪＰ１−２（ＲＡ５）＝Ｈｉｇｈ時選択。 ０、１：連続 N（２〜２５５）：GPSモジュールからのデータをN回受信して１回だけ記録する。 |
’０１’ |
|||||||||||||||||||||
|
$01 |
GPSデータ保存間隔設定２。 ＪＰ１−２（ＲＡ５）＝Ｌｏｗ時選択。 ０、１：連続 N（２〜２５５）：GPSモジュールからのデータをN回受信して１回だけ記録する。
|
’０２’ |
|||||||||||||||||||||
|
$02 |
GPSデータ保存開始時先頭アドレス設定 ０：空きエリアの先頭ブロックを探し、空きエリアから追加で書込み（追記モード） １：先頭アドレス＄００００ ００００から書込み （上書きモード） |
’００’ | |||||||||||||||||||||
|
$03 |
ＳＤメモリ最終アドレス書込み後の処理設定。 ０：Singleモード （初期データ保存） １：上書きモード （最新データ保存） |
’００’ |
|||||||||||||||||||||
|
$04 |
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３信号論理設定 ｂｉｔ４：ＬＥＤ１ 、 ｂｉｔ5：ＬＥＤ２ 、 ｂｉｔ6：ＬＥＤ３ ０：Highレベル出力で点灯するLED使用時。(カソードコモン用) １：Lowレベル出力で点灯するLED使用時。（アノードコモン用） |
’Ｆ０’ |
|||||||||||||||||||||
|
$05 |
ＳＤメモリ書込時動作 ブザー１ｓ間連続発音／ＬＥＤ１ｓ間連続点灯間隔設定 GPSデータ保存間隔設定１の場合、１６ｓ間隔（１ブロック５１２バイト／３２バイト＝１６）でＳＤメモリ書込時動作を行う。 書込み動作時に書込みを正常に動作していることを確認できるようにブザー１ｓ間連続発音／ＬＥＤ１ｓ間連続点灯 するようにしている。 この書込み動作確認を、書込み何回毎に行うかを設定するパラメータ。 例１ GPSデータ保存間隔設定１ 本設定値＝１ 間隔＝１×１６ｓ×１＝１６ 例２ GPSデータ保存間隔設定１ 本設定値＝２ 間隔＝１×１６ｓ×２＝３２ 例３ GPSデータ保存間隔設定２ 本設定値＝１ 間隔＝２×１６ｓ×１＝３２ 例４ GPSデータ保存間隔設定２ 本設定値＝２ 間隔＝２×１６ｓ×２＝６４ |
’０２’ |
|||||||||||||||||||||
| $06 |
ＧＰＳモジュール通信速度設定 （９６００ｂｐｓ相当） ＳＰＢＲＧレジスタの値（10MHz、BRGH=1）
|
’４０’ | |||||||||||||||||||||
|
$07 |
ＳＤメモリ読み出し速度設定 （５７．６ｋｂｐｓ相当） ＳＰＢＲＧレジスタの値（10MHz、BRGH=1） |
’０Ａ’ |
|||||||||||||||||||||
| $08 |
ＳＤメモリ読み出し状態設定
同一データサイズＳＤメモリ転送 ＡＳＣＩＩとＢｉｎａｒｙ比較
|
’００’ | |||||||||||||||||||||
| $09 |
GPS測位系選択有無 0:GPS測位系選択無し 1(0以外):GPS測位系選択設定有り（ [$Ack Input106.]応答待ち有り） |
’０１’ | |||||||||||||||||||||
| $0A |
GPS測位系選択 0:"$PSRF106,21*0F\r\n" WGS-84設定 1:"$PSRF106,178*32\r\n" TOKYO Mean Solution 2:"$PSRF106,179*33\r\n" TOKYO Japan 3:"$PSRF106,180*35\r\n" TOKYO Korea 4:"$PSRF106,181*34\r\n" TOKYO Okinawa |
’００’ |
|||||||||||||||||||||
| $0B |
ブザー発振周期設定 （周波数 ＝ １／周期） 発振周期 ＝ （設定値＋１） ＊ ４ ＊ １６ ＊ ０．１μｓ 例 ： 設定値（２２）１６＝３４ → ２２４μｓ ＝ ４．４６ｋＨｚ |
’２２’ | |||||||||||||||||||||
| $0C |
ＳＤメモリ種類 ’０１’＝１６ＭＢ 、 ’０２’＝３２ＭＢ、 ’０４’＝６４ＭＢ、 ’０８’＝１２８ＭＢ ’１０’＝２５６ＭＢ 、 ’２０’＝５１２ＭＢ、 ’４０’＝１ＧＢ ’００’＝Ｍａｎｕａｌ設定 （デフォルト） （終了アドレス＋１）番地を$0A、$0B、$0Cに設定する。 最終アドレスを小さく制限したい場合などに使用する。 上記以外の設定 ＝ １６ＭＢ |
’００’ | |||||||||||||||||||||
|
$0D |
$0A＝’００’時の（最終アドレス＋１）番地を設定。 ５１２バイト単位の設定のためアドレスA8〜A0は内部で０に設定。 $0B：最終アドレス A31〜A24 $0C：最終アドレス A23〜A16 $0D：最終アドレス A15〜A8 デフォルトは４ＭＢ相当（１ｓ間隔保存で約３６時間） |
$0B＝’００’ $0C＝’４０’ $0D＝’００’ |
２．８ 各モードの状態
GPSデータ記録モード
|
機能 |
GPSモジュールのデータをＳＤメモリに保存。 RS-232CポートからGPSモジュールから取得データが出力されるので、ＳＤメモリにデータを保存しながらＵＳＢ ＧＰＳモジュール [FGPMMOUDG]付属のソフト Gtop-Satellite-Viewerでデータを表示することもでき ます。 このソフトはCOMポート用となっていますので、このようなことができます。 |
|
選択方法 |
モード切替スイッチを押しながら電源を投入し、約３秒程度押し続ける。 本モードが選択されたにもかかわらず、LED1の全色(緑色、赤色、青色)が０．２ｓ周期で点滅する場合は、データの上書きししないSingleモードの場合で ＳＤメモリの空き領域が無い場合である。 |
|
動作中 |
電源投入直後、全LED1が０．５ｓ間点灯し、その後０．１ｓ間消灯する。 ブザー音 ＲＳ−２３２Ｃ受信データ Singleモードで、最終アドレス＋１を$0000
0800とした場合のデータ読み出し時の受信データを下図に示します。
|
|
動作終了 |
シングルモード時、ＳＤメモリに空きエリアがなくなった場合、GPSモジュールの電源をオフして ０．４ｓ周期でLED1(青色)を点滅する。 終了方法は電源オフのみ。 |
ＳＤメモリ読み出しモード
|
機能 |
ＳＤメモリのデータをRS-232Cラインから出力する。 |
|
選択方法 |
モード切替スイッチを押さず、PICマイコンの3番ピン（PORTA RA4）をHighレベル（ （ＪＰ１−３ オープン＝Highに接続）にして電源を投入する。 |
|
動作中 |
電源投入直後、全LED1が０．５ｓ間点灯し、その後０．１ｓ間消灯する。 その後、ＳＤメモリの1ページ分のデータを出力する毎にLED1(緑色)→LED1(赤色)→LED1(青色)の順番に点滅を繰り返す。 ブザー音 ブザー未使用 ＲＳ−２３２Ｃ受信データ ASCII読出しの場合（ＥＥＰＲＯＭ ＄８ ｂｉｔ０＝０） 最終アドレス＋１を$0000 8000とした場合のデータ読み出し時の受信データを下図に示します。
Binary読出しの場合（ＥＥＰＲＯＭ ＄８ ｂｉｔ０＝１）
先頭のメッセージは従来と同じ。 その後、ＳＤメモリのアドレスはＡＳＣＩＩコード、その後に５１２バイトのメモリデータをＢｉｎａｒｙで送信。 なお、アドレスの前後は復帰改行（’０Ｄ’ ’ＯＡ’）を設けて、テキスト表示しても行先頭にアドレスが表示されるようにしている。 |
|
動作終了 |
ＳＤメモリデータ出力通信終了後はLED1(緑色）を０．４ｓ周期で点滅する。 終了方法は電源オフのみ。 |
ＳＤメモリクリヤモード
|
機能 |
ＳＤメモリの有効のアドレス全領域に’FF’に書き込む。 追記モードでは測位データはＳＤメモリの空き領域に追記される。 このため、測位の前に空き領域を作る必要ばあるため、本モードを設けている。 また、過去分のデータが残っていると最新のデータの最終アドレスが分かり辛くなる。 このため、データを全て’FF’でクリヤしてデータの最終アドレスを明確にする。 |
|
選択方法 |
モード切替スイッチを押さず、PICマイコンの3番ピン（PORTA RA4）をLowレベル（ （ＪＰ１−３ 短絡＝Lowに接続）にして電源を投入する。 |
|
動作中 |
電源投入直後、全LED1が０．５ｓ間点灯し、その後０．１ｓ間消灯する。 ＳＤメモリクリヤ中は、ＳＤメモリの８ページ分書込み毎にLED1(緑色)→LED2(赤色)→LED３(青色)の順番に点滅を繰り返す。 ブザー音 ブザー未使用 ＲＳ−２３２Ｃ受信データ 最終アドレス＋１を$0000 8000とした場合のメモリクリヤ時の受信データを下図に示します。
|
|
動作終了 |
ＳＤメモリデータ書込み完了後はLED1の赤色を０．４ｓ周期で点滅する。 終了方法は電源オフのみ。 |
３ いつどこＧＰＳロガー４ （ ＳＤメモリ・セパレートタイプ ）の製作
３，１ いつどこＧＰＳロガー４ （ ＳＤメモリ・セパレートタイプ ） 回路図
今回の回路図を下記に掲載します。 使用部品などは回路図を参照して下さい。 なお、使用部品の多くは秋月電子通商で購入しています。 マイクロＳＤカード用のコネクタも秋月電子通商で購入できます。
（クリックすると原寸大の回路図をダウンロードできます。）
【 いつどこＧＰＳロガー４ （ ＳＤメモリ・セパレートタイプ ）回路 】
従来はブザー用に別途５５５を使用したタイマー回路を用いていましたが、今回からはＰＩＣマイコンのＰＷＭ機能を使用して圧電ブザーを直接駆動しています。
圧電ブザーに直列にＲ２１（１ｋΩ）を追加していますが、これは圧電ブザー信号に含まれる高次の高調波成分を小さくすることを目的に使用しています。 Ｒ２１は必須の抵抗ではありませんでしたので割愛して構いません。
また、圧電ブザーに並列に抵抗を入れる使用例も見かけますが、今回使用した型式のブザーでは消費電流増加以外に影響を確認できませんでしたので並列抵抗は見送りました。
平滑用の１００μＦのコンデンサＣＣ１１，ＣＣ１２、ＣＣ２１，ＣＣ２２はチップ部品のセラミックコンデンサを使用しています。 代品として電解コンデンサを使用する場合は、１００μＦに並列に０．１μＦのセラミックコンデンサを並列に接続して下さい。
３．３Ｖ用定電圧ＩＣとしてＩＣ３（TAR5S33），ＩＣ２２（PQ033EZ1HZ）で別々の型式の部品を使用していますが、どちらかに統一することも可能です。
ＳＤメモリはマイクロＳＤメモリを使用します。 （デバッグ用にはＳＤカードを使用しています。）
ダイオードＤ１、Ｄ２、ＤＭ１は順方向電圧降下Ｖｆの小さいショットキーバリヤダイオードを必ず使用して下さい。 なお、Ｄ１，Ｄ２は電力用ショットキーバリヤダイオード、ＤＭ１は信号用ショットキーバリヤダイオードです。 ＤＭ１は１ＳＳ１０８などの代品でも使用できます。
今回はＣＣ１〜ＣＣ５、ＣＣ１１〜ＣＣ２２、ＲＣ１〜ＲＣ９、ＤＭ１、ＸＣ１は面実装用チップ部品、ＩＣ２、ＩＣ３は面実装用を使用しています。
基板はハーフピッチ用ユニバーサル基板を使用しています。
ＣＮ１はパソコンのＹＳＢポートに直接接続しないで下さい。 下記のＣＮ１外部接続用ケーブルの製作例を参考に変換ケーブルを製作してＲＳ−２３２Ｃへ接続して下さい。
ＣＮ１からの電源供給、ＲＳ−２３２Ｃ接続用のケーブル製作例です。
【 ＣＮ１外部接続用ケーブル 】
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上段が変換ケーブルです。 USB用Ａケーブルはジャンク品のＨＵＢからの取り外し品です。 下段は一般的なＵＳＢケーブル（ミニＢ−Ａコネクタ）です。 |
【 ＣＮ１外部接続用ケーブル外観 】
３．２ 本体部製作例 （本ページ下段の改善１も参照願います。）
本体のケース加工は「電池ボックス電子工作（その１２） いつどこＧＰＳロガー３
（セパレートタイプ） 」を参照してください。 組み立て完成時の内部外観を下図に示します。
【 完成時外観１ 】
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今回、基板はハーフピッチコネクタ取り合いとしていますので、このように基板だけを取り外しできます。 メインテナンス性が向上しました。 |
【 完成時外観２ 】
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ハーフピッチコネクタは秋月電子通商の「１．２７ｍｍ（ハーフ）ピッチコネクタセット [P-01151]」を利用しました。 ソケット側を移動側コネクタとして使用しています。 必要ピン数になるようにルータの丸のこで切断し、また、ハーフピッチユニバーサル基板をハンダ付けしてソケットコンタクトのはんだ付け部の補強をしています。 |
【 ハーフピッチコネクタ加工１ 】
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逆差し防止のために１ピンほどピンをはめ込んで位置合わせが正しくないと差し込めないようにしています。 （ピン側はピンを抜いています。） |
【 ハーフピッチコネクタ加工２ 】
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ＰＩＣマイコンはプロラムやデータ変更がありますので今回もＤＩＰタイプを使用しました。 |
【 本体メイン基板部分１ 】
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中央手前に見える６Ｐのジャンパー用JP1は右側から下記のように割り当てています。
右側（ＪＰ１−３） ： ＳＤメモリクリヤ選択スイッチ |
【 本体メイン基板部分２ 】
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電源ラインで電線渡り部が４箇所発生しましたので、エンパイヤチューブを被せて配線をしています。 |
【 本体メイン基板 ハンダ面部分１ 】
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この部分にチップ部品ＣＣ１〜ＣＣ５、ＲＣ１〜ＲＣ９、ＤＭ１、ＸＣ１の面実装用チップ部品が実装されています。 これらの部品は全て秋月電子通商で入手しています。 |
【 本体メイン基板 ハンダ面部分２ 】
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マイクロＳＤ用コネクタに収縮チューブを被せて空中実装としています。 また、容量の小さいマイクロＳＤメモリとして６４ＭＢ品をどうにか入手できました。 １６ＭＢ品が欲しいです。 |
【 マイクロＳＤメモリ実装外観 】
３．３ センサ部製作例
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圧電ブザーの発振回路が無くなりましたので非常にすっきりしました。 |
【 センサ部製作例 】
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ケース底面には銅テープを貼り付けて反射板としています。 |
【 センサ部ケース内部 】
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ＧＰＳモジュールの両サイドにも銅テープを貼り付けてケースの銅テープと接触させています。 |
【 センサ部基板部品面外観１ 】
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ブザーオフスイッチＳＷ２１は上図のように配線しています。 |
【 センサ部基板部品面外観２ 】
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銅テープはＧＮＤラインにハンダ付けしています。 |
【 センサ部基板ハンダ面外観 】
３．４ 完成外観
【 全体外観 】
【 本体部外観１ 】
【 本体部外観２ 】
【 センサ部外観 】
４ 動作例
４．１ 電池動作時間
新品の単４乾電池３本を実装したときの動作時間を計測した結果を以下に示します。 約５２７分動作することを確認できています。
【乾電池動作経過】
４．２ Ｓａｍｐｌｅ１ 自動車移動例
本機を車に搭載して記録した結果の一例を下図に掲載します。 今回より日付と速度も表示できるようにしました。
【 動作例（Ｓａｍｐｌｅ１） 】
上記のログを採取して表示するデータ類を下記に掲載します。
Ｓａｍｐｌｅ１ ： 上記
いつどこＧＰＳロガー４ （ ＳＤメモリ・セパレートタイプ ）の ＳＤメモリ読み出しモードでパソコンにデータを読み出してデータファイルとしたファイル。
このデータはＲＳ−２３２ＣのターミナルソフトとしてはEwterm2000 Freeware version 1.32aを使用させて頂き、取得データをテキストファイルとして格納したものです。
jsk47a1_data.lzhを読込みgpxファイルを作成するマクロを含んだＥＸＣＥＬファイル。 （注意 後述の”６０分問題”について未対策です。）
jsk47a1_dat.lzhのデータファイルをgpxファイルに変換した結果。 上記動作例はこの結果の一部を切り出したもの。
４．３ Ｓａｍｐｌｅ１ ジョギング移動例
耐振動性を確認するために７時間を超える（ウオーキング並の）ジョギングを行いました。 ＳＤメモリを空中実装する事についてちょっと心配でしたが、これにも耐えましたので一安心です。 しかし、下図のようにデータが飛ぶ現象が見つかりました。
【 動作例（Ｓａｍｐｌｅ２） 】
この原因を調べた結果を「ＧＰＳレシーバモジュールキット [K-02294]」の製作例末尾に記載しています。 ゆっくりした移動のジョギングだからこそ見つかったのでしょう。 この”６０分問題”の対策を含めて、上記Ｓａｍｐｌｅ２のデータ類を下記に掲載します。
Ｓａｍｐｌｅ１ ： 上記
いつどこＧＰＳロガー４ （ ＳＤメモリ・セパレートタイプ ）の ＳＤメモリ読み出しモードでパソコンにデータを読み出してデータファイルとしたファイル。
このデータはＲＳ−２３２ＣのターミナルソフトとしてはEwterm2000 Freeware version 1.32aを使用させて頂き、取得データをテキストファイルとして格納したものです。
jsk47a2_data.lzhを読込みgpxファイルを作成するマクロを含んだＥＸＣＥＬファイル。 （６０分データ対策版です。）
jsk47a2_dat.lzhのデータファイルをgpxファイルに変換した結果。 （６０分データ対策版です。）
５ 電池ボックス電子工作（その１２） いつどこＧＰＳロガー３ （セパレートタイプ） への適用
本製作時には、電池ボックス電子工作（その１２） いつどこＧＰＳロガー３
（セパレートタイプ） で使用したＧＰＳモジュールＵＳＢ ＧＰＳモジュール [FGPMMOUDG]も想定してＰＩＣマイコンのプログラムを作成しています。
従来のプログラムに対して、衛星数等のゼロサプレス対応やGPS測位系選択機能スキップです。 特に測定数値のゼロサプレス機能対応のためにＰＩＣマイコンのＧＰＳモジュール受信ルーチンの大幅変更を今回しております。 そのため、両方のＧＰＳモジュールに対応することができているようです。
実際に接続した時の事例を下図に示します。 電池ボックス電子工作（その１２） いつどこＧＰＳロガー３ （セパレートタイプ） のセンサ部を電池ボックス電子工作（その１３） いつどこＧＰＳロガー４ （ ＳＤメモリ・セパレートタイプ ）の本体に接続しています。 センサ部の改造をせずに現行回路のままで接続していますので、ＲＳ−２３２Ｃのデータ反転やブザー用クロック信号→レベル変換回路（検波回路）を中間に設けています。
【 電池ボックス電子工作（その１２） いつどこＧＰＳロガー３ （セパレートタイプ） 接続例 】
電池ボックス電子工作（その１２） いつどこＧＰＳロガー３ （セパレートタイプ）をＳＤメモリ対応でする場合は下図の回路図のようにするとよいでしょう。 本体部分は本ページの製作事例と全く同じです。 ただし、ＰＩＣマイコン内のEEPROMのデータ設定で$09番地の「GPS測位系選択有無 」を「0:GPS測位系選択無し」に設定する必要があります。 なお、下記回路図では製作していませんので、これでは動作確認できておりませんこと、ご了承願います。
（クリックすると原寸大の回路図をダウンロードできます。）
【 電池ボックス電子工作（その１２） いつどこＧＰＳロガー３ （セパレートタイプ） ＳＤメモリ対応回路 】
６ 改善
６．１ 電池ボックス交換
当初の製作例 では電池ボックスは秋月電子通商の「電池ボックス 単４×１本用（プラスチックタイプ）[BH-411-1D] [P-00235]」を３個使用していましたが、端子部の可締めが貧弱で接触が悪そうば」だけではなく、致命的な問題として電池の挿入取り出しが非常に困難という問題がありました。 挿入はどうにか力業で挿入できますが、取り出しにはドライバを使用して電池を傷つけながらでなければ取り出せませんでした。 本使用例のように電池の交換が頻繁にある場合、これは大きな問題でした。
その後、同じく秋月電子より「電池ボックス 単４×３本用 プラスチック Ｂスナップ付 [BH-431-1B] [P-03194] 」が２００９年１０月２１日に発売されましたので、これを実装してみたところうまくいきました。 現在の電池ボックス[BH-411-1D]を取り外し、替わりに [BH-431-1B] を実装することも簡単にできました。 実装例を以下に示します。
【 電池ボックス[BH-431-1B] 実装例 】
【 電池実装時 外観 】
６．２ ＪＰ１−３のスイッチ化
当初のプログラムではＳＤメモリのデータ消去のジャンパーＪＰ１−３を短絡したままでも、ＳＷ２を押しっぱなしにするとＧＰＳログを開始できました。 このため、このジャンパーを短絡したままＧＰＳログを行った後、データ吸い出しのために、再度電源をオンした途端にせっかくのデータを消去してしまうという事がありました。 （下松・周南地区 ＪｏｇＬｏｇの事例２６参照）
この対応として消去開始前にＳＷ２を押して消去開始の確認を求めるように変更をしました。 しかし、ジャンパーピンの取り付け位置が狭い場所にあるため取り付け取り外しにラジオペンチなどの道具を使用していました。 その後、電池ボックス電子工作（その１４） いつどこＧＰＳロガー５
（ ＳＤメモリ・一体型・別給電 ）で押しボタンスイッチを使用したところ操作性がとてもよかったので、これを本製作例にも適用することにしました。 スイッチは同様に秋月電子通商の「表面実装タイプ 押しボタンスイッチ（１０個入）LS6J2M-T
[P-02532]」を使用しています。
実装時の外観は上記写真を参照して下さい。 下記にスイッチ単品と、ジャンパピンを改造してスイッチを取り付けた状態のスイッチ部分の画像を掲載します。
【 ジャンパーＪＰ１−３ スイッチ化用部品外観 】
【プログラム書き込みサービス】
本ページのＰＩＣマイコンのソフトは非公開とします。 但し、本ページで紹介しましたＰＩＣマイコンの書き込みサービス
は行います。 詳細はプログラム書き込みサービスのページを参照願います。
電池ボックス電子工作（その１４） いつどこＧＰＳロガー６ （ プラットフォーム プロトタイプ ） の公開に伴い、本Ｖｅｒｓｉｏｎのソフト対応は中止しました。
End of This Page.
