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Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋

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まるごとＮＭＥＡ　Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ編

　

　このＷｅｂページは「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」を用いてＧＮＳＳロガーを試作した経緯を記録として残した個人的なメモです。

　文中の一部の用語は下記を意味します。

−　目次　−

１．はじめに

２．プロトタイプ３の製作

３．プロトタイプ４の製作

４．ＧＮＳＳロガー「まるごとＮＭＥＡ」の製作

５．パラメータ設定

６．公開用スケッチ（ｕｆ２ファイル）

７．ＳＤカード書込み結果

８．結論・今後の予定
　

１．はじめに

　「まるごとＮＭＥＡ　Ａｒｄｕｉｎｏ編」では ＧＮＳＳモジュールから受信したデータを確実にＳＤカードに記録することができませんでした。　数時間以下の連続記録では、実用上は我慢できるかなとは思いましたが、やはりちゃんと記録できるＧＮＳＳロガーに仕上げたくなります。　そのためには我が身のスキル不足を ＧＮＳＳロガーの性能・能力でカバーする必要があります。　幸いにも、最近はスキル不足を隠すことのできる性能・能力を有するデバイスを安価に入手できる時代です。　今回は安価で開発ツールも慣れてきたＡｒｄｕｉｎｏ　ＩＤＥを利用できる「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ 」を採用することにしました。　「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ４　Ｍｏｄｅｌ　Ｂ」・「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｚｅｒｏ」もありますが、パソコンと同様に電源投入からアプリケーションを起動するまでに とても時間を要します。　電源投入後に短時間でアプリケーションが立上り、かつ、小型化も視野に入れることができる「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ 」に軍配があがりました。　さあ、「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」版ＧＮＳＳロガーの製作開始です。


　結論じみた記載ですが、製作して痛感したのは開発ツール（環境）としてＡｒｄｕｉｎｏ　ＩＤＥをそのまま利用することで効率よくスケッチ作成できたことです。　

　

２．プロトタイプ３の製作

　ＧＮＳＳロガーの操作・機能は「まるごとＮＭＥＡ　Ａｒｄｕｉｎｏ編」とほぼ共通化しました。　主な仕様・相違点を以下に示します。

　

　プロトタイプ３の回路図、外観を下記に掲載します。　流用した「まるごとＮＭＥＡ　Ａｒｄｕｉｎｏ編」の入出力用基板 にはＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３・ＳＷ４にプルアップ抵抗が設けられていますが、プルアップ抵抗は不要なようにスケッチを作成しています。　そのため、下記回路図ではプルアップ抵抗を記載していません。

　

上記回路図を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。

【　プロトタイプ３　回路図　】

　

【　プロトタイプ３　動作確認状態（全体外観１）　】

　

【　プロトタイプ３　動作確認状態（全体外観２）　】

　

【　プロトタイプ３　動作確認状態（ブレッドボード部外観）　】

　

【　プロトタイプ３　動作確認状態（ＳＤカード接続部外観）　】

　

あい路事項　「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」破損

　プロトタイプ３のスケッチ確認中に突然「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ 」を認識しなくなりました。　原因調査のために別の「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ 」で確認すると正常に認識するため、当該の「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ 」を損傷したようでした。　当初、不具合部位がわかりませんでしたが、しばらく通電しているととても熱くなる部品を見つけました。　３．３Ｖを生成する電源ＩＣがダメージを受けているようでした。　動作確認中に３．３Ｖラインを短絡もしくは過負荷にしたようです。
　このまま貴重な（？）「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」を見捨てるのは忍びないのでリニア式の３端子レギュレータＡＭ１１１７−３．３に交換したところ、無事復活してくれました。　破損部に関わる極一部の機能は失いましたが、普通に使う範囲では復活してくれました。　また、全く気付かなかったのですがＢＯＯＴＳＥＬスイッチが分解破損していました。　ＢＯＯＴＳＥＬスイッチを押すタイミングで初めて気付きました。　仕方ないので一時的にタクトスイッチを外付けしました。

　損傷電源ＩＣの撤去作業はとても難渋しました。　損傷電源ＩＣの裏面放熱パッドが全面ハンダ付けされているため、ハンダこての温度を相当高くして作業をしました。　周辺部品や基板パターンへのダメージを考えると、そう無茶な作業もできず、最後は損傷 していた電源ＩＣを壊しながらの撤去となりました。　どうにか基板回路・パターンに致命的なダメージまでは与えることはなかったようです。

　

　【　損傷電源ＩＣ撤去後　全体外観　】

　

　撤去部を洗浄・拭き取りした後です。　汚れや遷移くずが残っています。　これ以上パターンを痛めたくないため、汚れ などが目立ちますがこのまま利用することにしました。

　【　損傷電源ＩＣ撤去後　撤去部拡大　】

　

　わずか１ｍｍ×２ｍｍ程度のパッドですが、鉛フリーハンダによるハンダ付けのせいか、取り外しにはとても難渋・・・・・　破壊した跡が痛々しい・・・・・

　【　撤去した損傷電源ＩＣ外観　】

　

　【　修理後　全体外観　】

　

配線短絡防止のためにポリイミドテープを貼っています。

　【　修理部分拡大　】

　　　

　

　プロトタイプ３では基本的な動作を確認するために「まるごとＮＭＥＡ　Ａｒｄｕｉｎｏ編」と同じ機能の動作をできるようにスケッチの移植をしました。　開発環境Ａｒｄｕｉｎｏ　ＩＤＥを採用したおかげて、予想より短い時間でスケッチ移植ができました。　この段階ではＥＥＰＲＯＭによるパラメータ設定の機能はありませんでした。
　なお、「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」のＩＯレベルは３．３Ｖ用ですが、「Ｍｉｃｒｏ　ＳＤ　ＴＦカードメモリシールドモジュール （ＭｉｃｒｏＳＤ　Ｃａｒｄ　Ａｄａｐｔｅｒ）」のＩＯレベルは５V用となっています。　「Ｍｉｃｒｏ　ＳＤ　ＴＦカードメモリシールドモジュール」内部のインターフェース用ＩＣ（７４ＶＨＣ１２５）は３．３Ｖ電源駆動のため、回路的には「Ｍｉｃｒｏ　ＳＤ　ＴＦカードメモリシールドモジュール」に３．３Ｖレベルの回路を接続しても利用できると判断しました。　インターフェース用ＩＣの入力ラインに挿入されている抵抗１ｋΩが波形を乱す、もしくはレベル低下を招くのではと気になりましたが特に支障なく使えました。

　

３．プロトタイプ４の製作

　プロトタイプ３で「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」を破損したため、配線の見通しをよくしたプロトタイプ４を製作しました。　「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ 」のマイコン部分は電源電圧３．３Ｖで動作しています。　わざわざ「Ｍｉｃｒｏ　ＳＤ　ＴＦカードメモリシールドモジュール」を使う必要もないため、「ｍｉｃｒｏＳＤカードスロットＤＩＰ化キット」を利用することにしました。　これ以外はプロ トタイプ３と同じ回路となっています

　

上記回路図を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。

【　プロトタイプ４　回路図　】

　

【　プロトタイプ３　動作確認状態（全体外観１）　】

　

【　プロトタイプ３　動作確認状態（全体外観２）　】

　

【　プロトタイプ３　動作確認状態（全体外観３）　】

　

　Ａｒｄｕｉｎｏ　ＩＤＥで「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」を使えるようにライブラリを追加しました。　当初「Ａｒｄｕｉｎｏ　Ｍｂｅｄ　ＯＳ　ＲＰ２０４０　Ｂｏａｒｄｓ」と「Ｐａｓｐｂｅｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ／ＲＰ２０４０」の両方をインストールしていましたが、何かと間違い（？）を生じ、挙句の果てにコンパイルや書込みが正常に行えなくなるなど困った事態になりました。（単に使い方が悪いのが原因だと思うのですが。。。。。）　一旦Ａｒｄｕｉｎｏ　ＩＤＥをアンインストール、再起動、再度インストールして「Ｐａｓｐｂｅｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ／ＲＰ２０４０」のみを追加インストールしました。

　

【　ライブラリ「Ｐａｓｐｂｅｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ／ＲＰ２０４０」インストール　】

　

４．ＧＮＳＳロガー「まるごとＮＭＥＡ」の製作

　 当初の予定どおり、プロトタイプ４ではＧＮＳＳロガーのパラメータを設定・選択できる機能を追加しました。　プロトタイプ４の仕様を下記に記載します。
　

項　　目

仕　　様

電源電圧

５Vｄｃ　（「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ 」のＵＳＢコネクタから給電）

消費電流

消費電流は利用するＳＤカード、ＧＮＳＳモジュールにより異なります。

ＳＤＨＣカード３２ＧＢ、ＧＲ−Ａ０１３Ｕ（ＧＭ−Ａ０１３Ｒ）の場合、約４０ｍＡ（４．９２Ｖｄｃ）でした。

ＧＮＳＳ
供給電源

３．３Ｖｄｃ及び５Ｖｄｃ。

ＧＮＳＳ
シリアルポート
通信速度

４８００ｂｐｓ、９６００ｂｐｓ、１９２００ｂｐｓ、３８４００ｂｐｓ、５７６００ｂｐｓ、１１５２００ｂｐｓ

（接続とロギングを確認したのは４８００ｂｐｓ、９６００ｂｐｓ、１１５２００ｂｐｓのみです。）

ＧＮＳＳ
信号レベル

３．３Ｖレベルのみ　（５Ｖレベル の場合はＧＮＳＳロガーのＴＸ信号を抵抗分圧することで対応可能の場合があります。）

ＧＮＳＳ用
バックアップ
電源

外部より別途供給する必要があります。　

ＳＤカード

ＦＡＴ１６もしくはＦＡＴ３２。

マイクロＳＤカードもしくはマイクロＳＤＨＣカード。　（最大３２ＧＢ）

できる限り高速書き込みができるクラスの製品が望ましいです。　今回の動作確認にはCLASS１０を利用しました。

タクトスイッチ
ＳＷ１

電源投入直後もしくはリセットスイッチＳＷ４押してリセットした直後

ＧＮＳＳロガーのパラメータＢＬＯＣＫ０をロードします。

ＧＮＳＳモジュール　ＮＭＥＡセンテンス受信時

スイッチを押すごとにＬＥＤ表示、ブザー発音有無を順次切り替えます。　（Ｓｔｅｐ ０→１→２→３→４→０→１→２→…）　デフォルトはＳｔｅｐ３です。　

　

Ｓｔｅｐ

ＬＥＤ表示

ブザー発音

０

有り

無し

１

無し

有り

２

無し

無し

３

有り

有り

　切替えのタイミングはトリガとなるＮＭＥＡのＩＤメッセージを検出判定した場合です。　なかなか思うように切替えできず所望の状態にするために何度も押し直しする必要がありました。

タクトスイッチ
ＳＷ２

電源投入直後もしくはリセットスイッチＳＷ４押してリセットした直後

ＧＮＳＳロガーのパラメータＢＬＯＣＫ１をロードします。

ＧＮＳＳモジュール　ＮＭＥＡセンテンス受信時

約３〜５秒連続押すことでロギング終了します。　（ＳＤカードアクセス停止）

スライド
スイッチ
ＳＷ３

ＳＷ３をオンすることで、ＧＮＳＳモジュールのＴＸデータをＴＢ ２のＭｏｎｉｔｏｒ−ＴＸから出力します。　Ｍｏｎｉｔｏｒ−ＴＸはスケッチデバッグ用に設けた機能です。 　通常の使い方ではＴＸデータを表示する必要はないので、ＳＷをオフで利用、もっと言えばＳＷ３自体を設ける必要はありません。

ＬＥＤ表示

ブザー発音

注記：ブザー周波数はパラメータ設定となります。　下記表中ではパラメータ毎にＦ１・Ｆ２・Ｆ３・Ｆ４として記載しています。

　

状態

ＬＥＤ／ブザー

電源投入時
（リセット時）
Core１起動

時間

0.3s

　

0.3s

　

0.3s

　

0.3s

　

0.3s

　

0.3s

　

0.3s

　

0.3s

ＬＥＤ

赤色

→

消灯

→

緑色

→

消灯

→

青色

→

消灯

→

全色（白）

→

消灯

ブザー

Ｆ４

　

消音

　

Ｆ４

　

消音

　

Ｆ４

　

消音

　

Ｆ４

　

消音

電源投入時
（リセット時）
Core０起動

時間

0.2s

　

0.5s

ＬＥＤ

全色（白）

→

消灯

ブザー

Ｆ４

　

消音

パラメータ設定
ルーチン
開始

時間

0.1s

　

0.3s

　

0.1s

　

0.3s

　

0.1s

　

0.3s

ＬＥＤ

赤色

→

消灯

→

緑色

→

消灯

→

青色

→

消灯

ブザー

Ｆ４

　

消音

　

Ｆ４

　

消音

　

Ｆ４

　

消音

パラメータ設定
ＢＬＯＣＫ０
（ＳＷ１）
読込み終了

時間

0.2s

　

0.2s

　

0.2s

　

0.2s

ＬＥＤ

緑色

→

消灯

→

緑色

→

消灯

ブザー

Ｆ４

　

消音

　

Ｆ４

　

消音

パラメータ設定
ＢＬＯＣＫ１
（ＳＷ２）
読込み終了

時間

0.2s

　

0.3s

　

0.2s

　

0.3s

　

0.2s

　

0.3s

ＬＥＤ

赤色・緑色

→

消灯

→

赤色・緑色

→

消灯

→

赤色・緑色

→

消灯

ブザー

Ｆ４

　

消音

　

Ｆ４

　

消音

　

Ｆ４

　

消音

ロギング
終了時

電源投入時と同一動作の後、下記の繰返し

時間

0.5s

　

0.5s

ＬＥＤ

全色（白）

→

消灯

ブザー

消音

　

消音

ＳＤカード
未検出時

下記の繰返し

時間

0.5s

　

0.5s

ＬＥＤ

赤色

→

消灯

ブザー

消音

　

消音

測位表示

測位表示期間（次行参照）のＬＥＤ表示とブザ−発音

時間

測位不可／
２次元測位

３次元測位

３次元測位／
ＱＺＳＳ衛星（みちびき）補足

ＬＥＤ

赤色

緑色

青色

ブザー

Ｆ１

Ｆ２

Ｆ３

　

測位表示
期間

　測位表示の開始は ＮＭＥＡのＩＤメッセージで判定します。　判定用ＩＤメッセージはパラメータ設定ＮＭＥＡ　ＩＤ値で設定されます。　デフォルトはＩＤ値＝１（ＧＧＡ）です。

　測位表示終了もはパラメータ設定Ｐｅｒｉｏｄ値で設定されます。　デフォルトはＰｅｒｉｏｄ値＝１００（１００ｍｓ）です。　

備考

　当該のセンテンスを受信できない場合は、測位表示しない現象が発生します。す。

　「ＧＳＵ−１４０型ＧＮＳＳ評価キット」の初期設定では測位する衛星システムを「ＧＰＳ」＋「ＱＺＳＳ　Ｌ１Ｓ」を選択しています。

ＧＮＳＳ

ロガー

シーケンス

　

Ｓｔｅｐ

状態

ＬＥＤ表示／ブザー発音 （前記項目参照）

１

電源投入時 （リセット時）

電源投入時 （リセット時） Core１起動

２

電源投入時 （リセット時）

電源投入時 （リセット時） Core０起動

３

パラメータ設定開始

パラメータ設定ルーチン開始

４

ＳＷ１検出時

パラメータ設定ＢＬＯＣＫ０（ＳＷ１）読込み終了

５

ＳＷ２検出時

パラメータ設定ＢＬＯＣＫ１（ＳＷ２）読込み終了

６

ＳＷ１・ＳＷ２いずれも
未検出

ＬＥＤ表示／ブザー発音 無し

（パラメータはスケッチ中のデフォルト値となります。）

７

ＳＤカード初期設定

正常終了時：ＬＥＤ表示／ブザー発音 無し

異常終了時：SDカード未検出時

８

ＧＮＳＳロガー
ＮＭＥＡセンテンス記録

測位表示

９

記録終了時

ＳＷ２を約３〜５秒連続押 します。　終了時はこの操作することを強く推奨します。

ロギング終了時

　

格納ファイル

格納ファイル名は「GNSS」＋「000」を開始番号とした追番号＋拡張子「.LOG」となります。

例　GNSS000.LOG　→　GNSS001.LOG　→　…

格納ファイルの1行目にヘッダー文字列を格納します。

　

５．パラメータ設定

　ＥＥＰＲＯＭにＧＮＳＳロガーのパラメータを記録して、電源投入時にＥＥＰＲＯＭからロードする機能を有します。　本ＷｅｂページでＥＥＰＲＯＭと記載していますが、「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」にはＥＥＰＲＯＭがありません。　正 しくは「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」のチップＲＰ２０４０に内蔵されているＦＬＡＳＨメモリの一部をデータ保存／読出しすることでＥＥＰＲＯＭと同等の機能を実現しています。

　パラメータ設定するデータ例を下記に掲載します。　ＢＬＯＣＫ０は４８００ｂｐｓのＧＮＳＳモジュール、ＢＬＯＣＫ１は「ＧＳＵ−１４０型ＧＮＳＳ評価キット」（測位する衛星システム「ＧＰＳ」＋「ＱＺＳＳ　Ｌ１Ｓ」）を対象としています。　ＧＮＳＳ用初期設定ルーチンの選択値１は「ＧＳＵ−１４０型ＧＮＳＳ評価キット」専用の初期設定ルーチンを実行します。　しかし、ＧＮＳＳ用初期設定ルーチンの選択値２および３はＧＮＳＳモジュールの通信速度設定を行うだけです。　そのため、ＧＮＳＳ用初期設定ルーチンの選択値２と３の相違はありません。

項目

ＢＬＯＣＫ０

ＢＬＯＣＫ１

Ｄｅｆａｕｌｔ

Ｍｏｎｉｔｏｒ−ＴＸ
送信データ項目

アドレス

値

アドレス

値

値

ＧＮＳＳ用初期設定ルーチンの選択

０ｘ００００

０ｘ０２

０ｘ０１００

０ｘ０１

０ｘ０３

Initialize GNSS

ＧＮＳＳモジュールの通信速度（ｂｐｓ）　　

１：４８００

２：９６００

３：１９２００

４：３８３００

５：５７６００

６：１１５２００

その他：９６００

０ｘ０００１

０ｘ０１

０ｘ０１０１

０ｘ０６

０ｘ０２

GNSS Baud Rate

Ｍｏｎｉｔｏｒ−ＴＸの通信速度（ｂｐｓ）

１：４８００

２：９６００

３：１９２００

４：３８３００

５：５７６００

６：１１５２００

その他：９６００

０ｘ０００２

０ｘ０６

０ｘ０１０２

０ｘ０６

０ｘ０６

Monitor Baud Rate

測位表示トリガ判定用ＩＤメッセージ　ＮＭＥＡ　ＩＤ

１：ＧＧＡ

２：ＧＬＬ

３：ＧＳＡ

４：ＧＳＶ

５：ＲＭＣ

６：ＶＴＧ

７：ＺＤＡ

　

　

０ｘ０００３

０ｘ０１

０ｘ０１０３

０ｘ０１

０ｘ０１

Trigger NMEA ID

ＬＥＤ表示、ブザー発音有無初期値

０：ＬＥＤ表示有り・ブザー発音無し
１：ＬＥＤ表示無し・ブザー発音有り
２：ＬＥＤ表示無し・ブザー発音無し
３：ＬＥＤ表示有り・ブザー発音有り
　

０ｘ０００４

０ｘ０３

０ｘ０１０４

０ｘ０３

０ｘ０３

LED/Buzzer Status

ブザー周波数（未測位・２Ｄ測位時）　Ｆ１
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　上位バイト　（例：２０００Ｈｚ＝０ｘ０７Ｄ０）

０ｘ０００５

０ｘ０７

０ｘ０１０５

０ｘ０７

０ｘ０７

Buzzer Freqency 1

ブザー周波数（未測位・２Ｄ測位時）　Ｆ１
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　下位バイト

０ｘ０００６

０ｘＤ０

０ｘ０１０６

０ｘＤ０

０ｘＤ０

−

ブザー周波数（未測位・２Ｄ測位時）　Ｆ２
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　上位バイト　（例：４０００Ｈｚ＝０ｘ０ＦＡ０）

０ｘ０００７

０ｘ０Ｆ

０ｘ０１０７

０ｘ０Ｆ

０ｘ０Ｆ

Buzzer Freqency 2

ブザー周波数（未測位・２Ｄ測位時）　Ｆ２
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　下位バイト

０ｘ０００８

０ｘＡ０

０ｘ０１０８

０ｘＡ０

０ｘＡ０

−

ブザー周波数（未測位・２Ｄ測位時）　Ｆ３
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　上位バイト　（例：５０００Ｈｚ＝０ｘ１３８８）

０ｘ０００９

０ｘ１３

０ｘ０１０９

０ｘ１３

０ｘ１３

Buzzer Freqency 3

ブザー周波数（未測位・２Ｄ測位時）　Ｆ３
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　下位バイト

０ｘ０００Ａ

０ｘ８８

０ｘ０１０Ａ

０ｘ８８

０ｘ８８

−

ブザー周波数（未測位・２Ｄ測位時）　Ｆ４
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　上位バイト　（例：３０００Ｈｚ＝０ｘ０ＢＢ８）

０ｘ０００Ｂ

０ｘ０Ｂ

０ｘ０１０Ｂ

０ｘ０Ｂ

０ｘ０Ｂ

Buzzer Freqency 4

ブザー周波数（未測位・２Ｄ測位時）　Ｆ４
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　下位バイト

０ｘ０００Ｃ

０ｘＢ８

０ｘ０１０Ｃ

０ｘＢ８

０ｘＢ８

−

測位表示期間（ＬＥＤ・ブザー）　Ｐｅｒｉｏｄ
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　上位バイト　（例：１００ｍｓｚ＝０ｘ００６４）

０ｘ０００Ｄ

０ｘ００

０ｘ０１０Ｄ

０ｘ００

０ｘ００

Period of LED/Buzzer On

測位表示期間（ＬＥＤ・ブザー）　Ｐｅｒｉｏｄ
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　下位バイト

０ｘ０００Ｅ

０ｘ６４

０ｘ０１０Ｅ

０ｘ６４

０ｘ６４

−

ＳＤカード用バッファサイズ
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　上位バイト　（例：１０２４＝０ｘ０４００）

０ｘ０００Ｆ

０ｘ０４

０ｘ０１０Ｆ

０ｘ０４

０ｘ０４

Buffer size (SD)

ＳＤカード用バッファサイズ
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　下位バイト

０ｘ００１０

０ｘ００

０ｘ０１１０

０ｘ００

０ｘ００

−

ＧＮＳＳモジュール受信用バッファサイズ　　
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　上位バイト　（例：２０４８＝０ｘ０８００）

０ｘ００１１

０ｘ０８

０ｘ０１１１

０ｘ０８

０ｘ０８

Buffer size (Serial)

SDカード用バッファサイズ
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　下位バイト

０ｘ００１２

０ｘ００

０ｘ０１１２

０ｘ００

０ｘ００

−

ＳＤカード格納時先頭行コメント（ヘッダー）　最大１２８バイト
（半角文字を推奨、１２７バイト以下の終了判定データ：０ｘ００）

ＢＬＯＣＫ０
GNSS Logger for Raspberry Pi Pico (4800bps)　（末尾に０Ｘ００追加）

ＢＬＯＣＫ１
GNSS Logger for Raspberry Pi Pico (GSU-140B-102)　（末尾に０Ｘ００追加）

Ｄｅｆａｕｌｔ
GNSS Logger for Raspberry Pi Pico (9600bps)

０ｘ００２０
〜
０ｘ００ＢＦ

−

０ｘ０１２０
〜
０ｘ０１ＢＦ

−

−

Header

　

６．公開用スケッチ（ｕｆ２ファイル）

（下記スケッチのアップデートは中止しています。　「まるごとＮＭＥＡ　ＡＥ−ＲＰ２０４０編」のスケッチを利用することを推奨します。）

　前節のＥＥＰＲＯＭ書込みはＡｒｄｕｉｎｏ　ＩＤＥの書込み専用スケッチを作成して書込みました。　また、書込み結果の確認をするためにＥＥＰＲＯＭ読み出しスケッチも作成しました。　これらのスケッチはＡｒｄｕｉｎｏ　ＩＤＥの「ファイル」→「スケッチ例」→「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ用のスケッチ例」→「ＥＥＰＲＯＭ」にある「ｅｅｐｒｏｍ＿ｃｌｅａｒ」・「ｅｅｐｒｏｍ＿ｒｅａｄ」・「ｅｅｐｒｏｍ＿ｗｒｉｔｅ」を参考にして作成しました。　 これらのスケッチではＥＥＰＲＯＭライブラリ開始を「EEPROM.begin(512);」で作成しました。　上記以外の値を設定したい場合は、これらのスケッチ例を参考にして書込むことが可能です。

　プロトタイプ４のＧＮＳＳロガーを起動するためには以下の手順で行いました。　　なお、ＥＥＰＲＯＭデータを利用する必要のない通信速度９６００ｂｐｓのＧＮＳＳモジュールを利用する場合は下記手順１と手順２をスキップして手順３のみでよいです。　下記のサンプルスケッチファイル名をクリックするとダウンロードできます。

　

　

７．ＳＤカード書込み結果

　そもそも「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」を用いた「まるごとＮＭＥＡ」の製作のきっかけとなったＮＭＥＡセンテンスの書込み結果は下となりました。

　さすがバッファの効果で全てのＮＭＥＡセンテンスを正常に書込みできました。　機能的・性能的には目標を達成できました。

　ＳＤカード書込み時の波形を観測しましたので参考までに下記に掲載します。

　

ＳＤカード書込み関連信号の観測結果（ＳＤカード書込みタイミング：ＧＮＳＳロガー受信データ１２８バイト）

観測条件

観測波形

ＧＳＵ−１４０型
ＧＮＳＳ評価キット

（１１５２００ｂｐｓ）

ファイルサイズ
０ＭＢ

３２ＧＢ　ｃｌａｓｓ１０



上記波形をクリックすると原寸大の波形をダウンロードできます。

　上段のＮＭＥＡ　ＧＧＡはほぼ１ｓ間隔で検出（立上りエッジ）できています。　また、ＳＤカードへの書込みも短時間で終了しています。、　なお、サンプリング間隔が１０ｋＨｚのため、波形を全て観測できているわけではありません。

ＧＳＵ−１４０型
ＧＮＳＳ評価キット

（１１５２００ｂｐｓ）

ファイルサイズ
５９ＭＢ

３２ＧＢ　ｃｌａｓｓ１０



上記波形をクリックすると原寸大の波形をダウンロードできます。

ＳＤカードへの書込み時間が長くなっていますが、問題はなさそうです。

ＧＲ−Ａ０１３Ｕ
（ＧＭ−Ａ０１３Ｒ）

（９６００ｂｐｓ）

ファイルサイズ
０ＭＢ

１２８MＢ　ｃｌａｓｓ不明

　



上記波形をクリックすると原寸大の波形をダウンロードできます。

　ＩＤメッセージの間隔が約１ｓから外れていますが、ＧＮＳＳ＿ＴＸ波形からＧＮＳＳモジュールからのタイミングがずれているのが原因と思われます。

ＧＲ−Ａ０１３Ｕ
（ＧＭ−Ａ０１３Ｒ）

（９６００ｂｐｓ）

ファイルサイズ
約５９ＭＢ

１２８MＢ　ｃｌａｓｓ不明



上記波形をクリックすると原寸大の波形をダウンロードできます。

　ＩＤメッセージの間隔が約１ｓから外れていますが、ＳＤカードへの書込み処理終了が遅れたのが原因と思われます。

ＧＲ−Ａ０１３Ｕ
（ＧＭ−Ａ０１３Ｒ）

（９６００ｂｐｓ）

ファイルサイズ
約５９ＭＢ

１２８MＢ　ｃｌａｓｓ不明



上記波形をクリックすると原寸大の波形をダウンロードできます。

　ＩＤメッセージの間隔が上記より大きく１ｓ間隔から外れています。　ＳＤカードへの書込みタイミングによってばらつきが大きくなっているようです。

ＧＲ−Ａ０１３Ｕ
（ＧＭ−Ａ０１３Ｒ）

（９６００ｂｐｓ）

ファイルサイズ
０ＭＢ

３２ＧＢ　ｃｌａｓｓ１０

　



上記波形をクリックすると原寸大の波形をダウンロードできます。
　

ＧＲ−Ａ０１３Ｕ
（ＧＭ−Ａ０１３Ｒ）

（９６００ｂｐｓ）

ファイルサイズ
約５９ＭＢ

３２ＧＢ　ｃｌａｓｓ１０



上記波形をクリックすると原寸大の波形をダウンロードできます。

　ｃｌａｓｓ１０とすることで書込み時間が短くなっています。

ＧＲ−Ａ０１３Ｕ
（ＧＭ−Ａ０１３Ｒ）

（９６００ｂｐｓ）

ファイルサイズ
約２１６ＭＢ

３２ＧＢ　ｃｌａｓｓ１０



上記波形をクリックすると原寸大の波形をダウンロードできます。

　ファイルサイズをさらに大きくしましたがＩＤメッセージの間隔は約１ｓ間隔で正常でした。　しかし、ときたま２回連続でＩＤメッセージＧＧＡを検出していました。　この原因はＮＭＥＡのＩＤトーカの違いで＄ＧＰＧＧＬと＄ＧＬＧＧＡの ２種類が連続送信されているのが原因でした。

ログサンプル　（一部伏字****にしています。）

$GPGGA,223853.000,****.****,N,*****.****,E,1,09,0.9,57.7,M,28.2,M,,0000*6B
$GLGGA,223853.000,****.****,N,*****.****,E,1,04,0.9,57.7,M,28.2,M,,0000*7A
$GNGSA,A,3,13,02,29,18,15,30,24,05,20,,,,1.4,0.9,1.2*27
$GNGSA,A,3,72,87,73,71,,,,,,,,,1.4,0.9,1.2*2B
$GNRMC,223853.000,A,****.****,N,*****.****,E,0.00,80.49,******,,,A*44
$GNVTG,80.49,T,,M,0.00,N,0.0,K,A*26
 $GPGGA,223854.000,****.****,N,*****.****,E,1,10,0.8,57.7,M,28.2,M,,0000*65
$GLGGA,223854.000,****.****,N,*****.****,E,1,04,0.8,57.7,M,28.2,M,,0000*7C
$GNGSA,A,3,13,02,29,15,30,24,05,18,20,11,,,1.4,0.8,1.1*25
$GNGSA,A,3,72,87,73,71,,,,,,,,,1.4,0.8,1.1*29
$GNRMC,223854.000,A,****.****,N,*****.****,E,0.00,80.49,******,,,A*43
$GNVTG,80.49,T,,M,0.00,N,0.0,K,A*26
 $GPGGA,223855.000,****.****,N,*****.****,E,1,10,0.8,57.7,M,28.2,M,,0000*64
$GLGGA,223855.000,****.****,N,*****.****,E,1,04,0.8,57.7,M,28.2,M,,0000*7D
$GNGSA,A,3,13,02,29,15,30,24,05,18,20,11,,,1.4,0.8,1.1*25
$GNGSA,A,3,72,87,73,71,,,,,,,,,1.4,0.8,1.1*29
$GNRMC,223855.000,A,****.2633,N,*****.3167,E,0.00,80.49,******,,,A*42
$GNVTG,80.49,T,,M,0.00,N,0.0,K,A*26 $GPGGA,223856.000,****.****,N,*****.****,E,1,09,0.9,57.8,M,28.2,M,,0000*60 $GLGGA,223856.000,****.****,N,*****.****,E,1,04,0.9,57.8,M,28.2,M,,0000*71 $GNGSA,A,3,13,02,29,15,30,24,05,18,20,,,,1.4,0.9,1.2*27 $GNGSA,A,3,72,87,73,71,,,,,,,,,1.4,0.9,1.2*2B $GPGSV,4,1,14,13,58,028,32,02,62,248,31,29,13,237,30,15,66,316,26*7F $GPGSV,4,2,14,30,14,041,25,24,34,195,25,05,58,079,25,18,39,308,21*7F $GPGSV,4,3,14,20,29,110,17,11,09,155,07,31,59,136,,14,42,259,*7C $GPGSV,4,4,14,08,26,047,,28,01,116,*7E $GLGSV,3,1,10,72,46,019,35,87,45,232,27,73,18,041,24,71,14,063,18*66 $GLGSV,3,2,10,74,35,089,22,88,38,303,16,65,36,305,,75,18,148,*6B $GLGSV,3,3,10,86,07,181,,81,01,340,*6A $GNRMC,223856.000,A,****.****,N,*****.****,E,0.20,80.49,******,,,A*42 $GNVTG,80.49,T,,M,0.20,N,0.4,K,A*20
 $GPGGA,223857.000,****.****,N,*****.****,E,1,09,0.9,57.8,M,28.2,M,,0000*61 $GLGGA,223857.000,****.****,N,*****.****,E,1,04,0.9,57.8,M,28.2,M,,0000*70 $GNGSA,A,3,13,02,29,15,30,24,05,18,20,,,,1.4,0.9,1.2*27 $GNGSA,A,3,72,87,73,71,,,,,,,,,1.4,0.9,1.2*2B $GNRMC,223857.000,A,****.****,N,*****.****,E,0.00,80.49,******,,,A*41 $GNVTG,80.49,T,,M,0.00,N,0.0,K,A*26

　

参考　：　上記波形測定のＮＭＥＡ＿ＧＧＡ信号は「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」の２９ピン（ＧＰ２２）に割り当てています。　ｊｓｋ９１ｓ３．ｕｆ２でもこの機能は残したいます。、

　

８．結論・今後の予定

　上記観測結果より、「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」を用いることで当初目標としていた「ＧＮＳＳモジュールから受信したデータを確実にＳＤカードに記録」できることを確認できました。　 さらにＳＤカードｃｌａｓｓ１０クラス以上を利用することで、より確実にｌ記録できるようです。
　今回製作したのはブレッドボードを用いたプロトタイプ４ですが、このまま「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」を用いて基板化しても外形サイズが大きくなるのは確実です。　ＧＮＳＳロガーとしては小型化もできるようにしておきたいため、「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」ではなく「ＲＰ２０４０−Ｚｅｒｏ」を用いたＧＮＳＳロガーを 製作しました。　本Ｗｅｂページ公開時点ではブレッドボード用いて「ＲＰ２０４０−Ｚｅｒｏ」版のＧＮＳＳロガーの動作確認が済んでいます。　 スケッチは「Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ　Ｐｉｃｏ」版のスケッチオブジェクトｕｆ２ファイル をそまま流用できることも確認しています。　その後、製作した「ＲＰ２０４０−Ｚｅｒｏ」版を 「まるごとＮＭＥＡ　ＲＰ２０４０　Ｚｅｒｏ編」で公開しています。

　

【　「ＲＰ２０４０−Ｚｅｒｏ」版ＧＮＳＳロガー（動作確認中）　】

　

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