Samples_UART_GPS_programming_old

GPS プログラミング (step by step)¶ ↑

プログラム例と実行 (1)¶ ↑

mrblib/loops/master.rb を以下のように編集して実行してみよ．この例では, GPS のデフォルトの出力を確認する．

1  # coding: utf-8
2
3  # GPS初期化 txPin = 17, rxPin = 16 のため uart_num = 2 とする
4  gps = UART.new(2, 9600)
5
6  # 出力をデフォルトに戻す
7  gps.write("$PMTK314,-1*04\r\n")
8
9  # 入力データをclear_tx_bufferで消去する
10 puts "> gps.clear_tx_buffer"
11 gps.clear_tx_buffer
12
13 # 入力データが来るのを待つ
14 sleep 2
15
16 # nonblock で到着している分のデータを取得する (デフォルトでは出力もされる)
17 lines = gps.read_nonblock(4096)
18
19 # 以下、到着したデータを 1 行ずつ読み込んで表示
20 while true
21   puts  gps.gets()
22   sleep 1
23 end

コンパイルと実行. デフォルトでは大量のセンテンスが表示されることがわかる.

$ make flash monitor

  ...(前略)......
  UART: driver was successfully installed
  > gps.clear_tx_buffer
  )?38
  $GPZDA,032458.000,19,06,2021,,*51
  $GPGGA,032459.000,3529.8110,N,13301.4898,E,1,6,4.45,40.2,M,28.6,M,,*64
  $GPGLL,3529.8110,N,13301.4898,E,032459.000,A,A*58
  $GPGSA,A,3,28,21,01,14,17,19,,,,,,,4.54,4.45,0.93*0B
  $GPGSV,4,1,15,14,62,296,28,01,60,029,14,22,54,084,,03,53,135,*78
  $GPGSV,4,2,15,28,45,312,30,21,39,046,20,17,38,307,31,08,22,095,*75
  $GPGSV,4,3,15,30,19,235,,19,14,293,21,07,05,201,,06,03,240,*71
  $GPGSV,4,4,15,193,,,,194,,,,195,,,*47
  $GPRMC,032459.000,A,3529.8110,N,13301.4898,E,0.18,217.89,190621,,,A*6E
  $GPVTG,217.89,T,,M,0.18,N,0.33,K,A*31
  $GPZDA,032459.000,19,06,2021,,*50
  $GPGGA,032500.000,3529.8107,N,13301.4903,E,1,6,4.45,40.3,M,28.6,M,,*6D
  $GPGLL,3529.8107,N,13301.4903,E,032500.000,A,A*50
  $GPGSA,A,3,28,21,01,14,17,19,,,,,,,4.54,4.45,0.93*0B
  $GPGSV,4,1,15,14,62,296,28,01,60,029,13,22,54,084,,03,53,135,*7F
  $GPGSV,4,2,15,28,45,312,30,21,39,046,20,17,38,307,31,08,22,095,*75
  $GPGSV,4,3,15,30,19,235,,19,14,293,21,07,05,201,,06,03,240,*71
  .....(以下, 略).....

プログラム例と実行 (2)¶ ↑

上記の mrblib/loops/master.rb の 7 行目を修正し，RMC のセンテンスのみ表示する．GPS に送信するコマンド (UART.write の引数) の詳細は，((<GPS のデータシート|URL:akizukidenshi.com/download/ds/taiyouyuden/GYSFDMAXB_spec_ae.pdf>)) を参照すること．

1  # coding: utf-8
2
3  # GPS初期化 txPin = 17, rxPin = 16 のため uart_num = 2 とする
4  gps = UART.new(2, 9600)
5
6  # 出力を RMS のみに
7  gps.write("$PMTK314,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*29\r\n")
8
9 # 入力データをclear_tx_bufferで消去する
10 puts "> gps.clear_tx_buffer"
11 gps.clear_tx_buffer
12
13 # 入力データが来るのを待つ
14 sleep 2
15
16 # nonblock で到着している分のデータを取得する (デフォルトでは出力もされる)
17 lines = gps.read_nonblock(4096)
18
19 # 以下、到着したデータを 1 行ずつ読み込んで表示
20 while true
21   puts  gps.gets()
22   sleep 1
23 end

コンパイルと実行. RMS のセンテンスのみ出力されるようになったことが確認できる. タイミングの問題で欠損が生じる (取り出したデータサイズがゼロ) の場合も見られる．

$ make flash monitor

  ...(前略)......
  start UART (mruby/c class)
  start AQM0802A (mruby/c class)
  start RC8035SA (mruby/c class)
  UART: driver was successfully installed
  > gps.clear_tx_buffer
  ???b*?1,6,3.71,48.0,M,28.6,M,,*6B
  $GPGLL,3529.8205,N,13301.5026,E,033250.000,A,A*5D
  $GPGSA,A,3,28,01,14,17,21,19,,,,,,,3.83,3.71,0.94*01
  $GPGSV,4,1,15,14,64,290,24,01,57,032,18,03,56,129,,22,53,078,13*78
  $GPGSV,4,2,15,28,48,309,31,17,40,310,25,21,37,048,19,08,20,098,*7A
  $GPGSV,4,3,15,19,17,295,30,30,16,232,,06,05,242,,07,03,199,*7C
  $GPGSV,4,4,15,193,,,,194,,,,195,,,*47
  $GPRMC,033250.000,A,3529.8205,N,13301.5026,E,0.92,196.34,190621,,,A*65
  $GPVTG,196.34,T,,M,0.92,N,1.71,K,A*38
  $GPZDA,033250.000,19,06,2021,,*5E
  $PMTK001,314,3*36
  $GPRMC,033251.000,A,3529.8199,N,13301.5026,E,1.17,198.50,190621,,,A*62
                                                                           欠損
  $GPRMC,033252.000,A,3529.8198,N,13301.5029,E,0.60,189.15,190621,,,A*6F
  $GPRMC,033253.000,A,3529.8198,N,13301.5027,E,0.59,189.15,190621,,,A*6A
  $GPRMC,033254.000,A,3529.8201,N,13301.5026,E,0.13,189.15,190621,,,A*61
  $GPRMC,033255.000,A,3529.8202,N,13301.5023,E,0.38,189.15,190621,,,A*6F
  $GPRMC,033256.000,A,3529.8204,N,13301.5021,E,0.11,189.15,190621,,,A*63
  $GPRMC,033257.000,A,3529.8204,N,13301.5021,E,0.30,189.15,190621,,,A*61
  $GPRMC,033258.000,A,3529.8204,N,13301.5020,E,0.35,189.15,190621,,,A*6A
  $GPRMC,033259.000,A,3529.8204,N,13301.5019,E,0.51,189.15,190621,,,A*63
  $GPRMC,033300.000,A,3529.8204,N,13301.5017,E,0.65,222.88,190621,,,A*61
  .....(以下, 略).....

プログラム例と実行 (3)¶ ↑

上記の mrblib/loops/master.rb の 22 行目を修正し，10 秒間隔で UART.get してみる．

1  # coding: utf-8
2
3  # GPS初期化 txPin = 17, rxPin = 16 のため uart_num = 2 とする
4  gps = UART.new(2, 9600)
5
6  # 出力を RMS のみに
7  gps.write("$PMTK314,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*29\r\n")
8
9 # 入力データをclear_tx_bufferで消去する
10 puts "> gps.clear_tx_buffer"
11 gps.clear_tx_buffer
12
13 # 入力データが来るのを待つ
14 sleep 2
15
16 # nonblock で到着している分のデータを取得する (デフォルトでは出力もされる)
17 lines = gps.read_nonblock(4096)
18
19 # 以下、到着したデータを 1 行ずつ読み込んで表示
20 while true
21   puts  gps.gets()
22   sleep 10
23 end

コンパイルと実行. 10 秒間隔で出力するようプログラミングしたつもりだが，第 2 引数の時刻部分を見ると 033932, 033933, 033934, 033935, 033936, … というように 1 秒間隔で表示される．これは GPS から受け取ったセンテンスはバッファに溜まっており，UART.get はバッファの最初の 1 行を読み出しているためである．

$ make flash monitor

  ...(前略)......
  UART: driver was successfully installed
  > gps.clear_tx_buffer
  $PMTK001,314,3*36
  $GPRMC,033932.000,A,3529.8222,N,13301.5116,E,0.14,162.49,190621,,,A*62
  $GPRMC,033933.000,A,3529.8221,N,13301.5116,E,0.32,162.49,190621,,,A*64
  $GPRMC,033934.000,A,3529.8220,N,13301.5117,E,0.62,165.37,190621,,,A*68
  $GPRMC,033935.000,A,3529.8210,N,13301.5114,E,0.63,166.90,190621,,,A*66
  $GPRMC,033936.000,A,3529.8201,N,13301.5112,E,0.83,188.62,190621,,,A*60
  .....(以下, 略).....

プログラム例と実行 (4)¶ ↑

mrblib/loops/master.rb を編集し，バッファに溜まったセンテンスの最後の行を取り出して表示する. 具体的には，18 行目で UART.read_nonblock でバッファに入っているデータを全部取り出し，$ 区切りで配列化し，配列の最後の要素だけを pop メソッドで取り出すようにしている.

1  # coding: utf-8
2
3  # GPS初期化 txPin = 17, rxPin = 16 のため uart_num = 2 とする
4  gps = UART.new(2, 9600)
5
6  # 出力を RMC に限定する.
7  #gps.write("$PMTK314,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*29\r\n")
8
9  while true
10
11   # バッファをクリア
12   gps.clear_tx_buffer
13
14   # 2 秒間バッファに溜める
15   sleep 2
16
17   # データ取得・表示
18   line = gps.read_nonblock(4096).split('$').pop
19   puts "*** #{line} ***"
20
21   # 待ち
22   sleep 8
23 end

コンパイルと実行. UART.read_nonblock を用いると読み込んだデータが標準出力に表示され，さらに 19 行目の puts コマンドの出力が表示される．今度は先の例と異なり，10 秒間隔でデータが出力されていることが確認できる．なお, 先の例で示したように，GPS は 1 秒単位でデータを出力するが，タイミングの問題でマイコン側でデータの欠損が生じることがある．そのため，上記プログラムでは GPS からのデータの受け取りに 2 秒間費やしている．

$ make flash monitor

  ...(前略)......
  start RC8035SA (mruby/c class)
  UART: driver was successfully installed
  $GPRMC,040618.000,A,3529.8208,N,13301.5070,E,0.70,217.33,190621,,,A*66
  $GPRMC,040619.000,A,3529.8205,N,13301.5070,E,0.62,217.33,190621,,,A*69
   ***GPRMC,040619.000,A,3529.8205,N,13301.5070,E,0.62,217.33,190621,,,A*69
  $GPRMC,040628.000,A,3529.8207,N,13301.5068,E,0.38,217.33,190621,,,A*6F
  $GPRMC,040629.000,A,3529.8206,N,13301.5069,E,0.44,217.33,190621,,,A*65
   ***GPRMC,040629.000,A,3529.8206,N,13301.5069,E,0.44,217.33,190621,,,A*65
  0638.000,A,3529.8192,N,13301.5068,E,0.07,186.15,190621,,,A*62                データ欠損
  $GPRMC,040639.000,A,3529.8192,N,13301.5068,E,0.28,186.15,190621,,,A*6E
   ***GPRMC,040639.000,A,3529.8192,N,13301.5068,E,0.28,186.15,190621,,,A*6E
  ,3529.8191,N,13301.5072,E,0.17,186.20,190621,,,A*6A                          データ欠損
  $GPRMC,040649.000,A,3529.8191,N,13301.5073,E,0.52,186.20,190621,,,A*6B
   ***GPRMC,040649.000,A,3529.8191,N,13301.5073,E,0.52,186.20,190621,,,A*6B
  090,E,0.27,66.62,190621,,,A*52                                               データ欠損
  $GPRMC,040659.000,A,3529.8205,N,13301.5091,E,0.11,66.62,190621,,,A*56
   ***GPRMC,040659.000,A,3529.8205,N,13301.5091,E,0.11,66.62,190621,,,A*56
  190621,,,A*62                                                                データ欠損
  $GPRMC,040709.000,A,3529.8206,N,13301.5109,E,0.39,107.08,190621,,,A*61
  ***GPRMC,040709.000,A,3529.8206,N,13301.5109,E,0.39,107.08,190621,,,A*61
  .....(以下, 略).....

プログラム例と実行 (5)¶ ↑

mrblib/loops/master.rb を編集し，日時と緯度経度を LCD への出力できるようにする．

1  # coding: utf-8
2
3  #I2C 初期化
4  i2c = I2C.new(22, 21)
5
6  # LCD 初期化
7  lcd = AQM0802A.new(i2c)
8  lcd.setup
9
10 # GPS初期化 txPin = 17, rxPin = 16 のため uart_num = 2 とする
11 gps = UART.new(2, 9600)
12
13
14 # 出力の調整
15 #gps.write("$PMTK314,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*28\r\n") # RMC と GGA
16 gps.write("$PMTK314,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*29\r\n") # RMC のみ
17 #gps.write("$PMTK314,-1*04\r\n")                                    # デフォルト
18
19
20 while true
21
22   sleep 3
23
24   # バッファをクリア
25   gps.clear_tx_buffer
26
27   # 2 秒間バッファに溜める
28   sleep 2
29
30   # データ取得・表示
31   lines = gps.read_nonblock(4096).split('$').pop
32   data = lines.split(',')  #カンマ区切りで配列化
33
34   if data[2] == "A" && data.size == 13    #ステータスが "A" であること，データ数が揃っていることを確認.
35     # data[9] : 日付, data[1] : 時刻
36     time1 = "#{data[9][4]}#{data[9][5]}-#{data[9][2]}#{data[9][3]}-#{data[9][0]}#{data[9][1]}"
37     time2 = "#{data[1][0]}#{data[1][1]}:#{data[1][2]}#{data[1][3]}:#{data[1][4]}#{data[1][5]}"
38     lat = "#{data[3].to_f / 100.0}#{data[4]}"
39     lng = "#{data[5].to_f / 100.0}#{data[6]}"
40
41     puts "time (UTC): #{time1}T#{time2}"
42     puts "Latitude:   #{lat}"
43     puts "Longitude:  #{lng}"
44
45     lcd.clear
46     lcd.cursor(0, 0)
47     lcd.write_string(time1)
48     lcd.cursor(0, 1)
49     lcd.write_string(time2)
50     sleep 5
51     lcd.cursor(0, 0)
52     lcd.write_string(lat)
53     lcd.cursor(0, 1)
54     lcd.write_string(lng)
55
56   else
57     lcd.clear
58     lcd.cursor(0, 0)
59     lcd.write_string("Please")
60     lcd.cursor(1, 1)
61     lcd.write_string("Wait...")
62   end
63
64 end

コンパイルと実行. 10 秒ごとに標準出力に日時と緯度経度が表示され，さらに LCD にも同じものが表示されることが確認できる．

$ make flash monitor

  ...(前略)......
  start I2C (mruby/c class)
  start UART (mruby/c class)
  start AQM0802A (mruby/c class)
  UART: driver was successfully installed
  $GPRMC,042027.000,A,3529.8215,N,13301.5004,E,0.45,36.80,190621,,,A*5E
  $GPRMC,042028.000,A,3529.8215,N,13301.5003,E,0.29,36.80,190621,,,A*5C
  time (UTC): 21-06-19T04:20:28
  Latitude:   35.2982N
  Longitude:  133.015E
  $GPRMC,042037.000,A,3529.8223,N,13301.4984,E,0.77,357.23,190621,,,A*66
  $GPRMC,042038.000,A,3529.8227,N,13301.4974,E,0.76,1.14,190621,,,A*67
  time (UTC): 21-06-19T04:20:38
  Latitude:   35.2982N
  Longitude:  133.015E
  A*6D
  0.79,342.58,190621,,,A*62                                                データ欠損
  $GPRMC,042049.000,A,3529.8255,N,13301.4943,E,0.83,347.63,190621,,,A*6B
  time (UTC): 21-06-19T04:20:49
  Latitude:   35.2983N
  Longitude:  133.015E
  $GPRMC,042058.000,A,3529.8255,N,13301.4940,E,0.62,294.92,190621,,,A*66
  $GPRMC,042059.000,A,3529.8249,N,13301.4935,E,0.59,294.92,190621,,,A*60
  time (UTC): 21-06-19T04:20:59
  Latitude:   35.2982N
  Longitude:  133.015E
  .....(以下, 略).....

### サンプル (2)

# GPS初期化 txPin = 17, rxPin = 16 のため uart_num = 2 とする
gps = UART.new(2, 9600)

# 出力を RMC に限定する.
#gps.write("$PMTK314,-1*04\r\n")
gps.write("$PMTK314,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*29\r\n")

while true

  # バッファをクリア
  gps.clear_tx_buffer

  # 3 秒間バッファに溜める
  sleep 3

  # データ取得・表示
  lines = gps.read_nonblock(4096).split('$')
  while true
    line = lines.pop.split(',')
    if line[0] == "GPRMC"
      puts "*** #{line} ***"
      puts "*** STATUS : #{line[2]} ***"
      if line[2] == "A" && line.size == 13
        puts "*** LAT  : #{line[3]} #{line[4]} ***"
        puts "*** LNG  : #{line[5]} #{line[6]} ***"

        year = "20#{line[9][4]}#{line[9][5]}"
        mon  = "#{line[9][2]}#{line[9][3]}"
        day  = "#{line[9][0]}#{line[9][1]}"

        hour = "#{line[1][0]}#{line[1][1]}"
        min  = "#{line[1][2]}#{line[1][3]}"
        sec  = "#{line[1][4]}#{line[1][5]}"
        puts "*** TIME : #{year}-#{mon}-#{day} #{hour}:#{min}:#{sec} UTC ***"
      end
      break
    end
  end

  sleep 8
end