NMEA2000:CAN Bus

NMEA2000はCAN Bus

NMEA SimulatorでNMEA Readerをテストする

NMEA SimulatorでNMEA Readerをテストする

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NMEA ReaderはNMEA Simulatorでテストできます。NMEA SimulatorはシミュレーションデータをCOMポートに送信できます。そのためテストにはCOMポートで接続されたペアが必要になります。

ここでは外部の物理的なCOMポートの接続なしでヌルモデムエミュレータcomOcomを使用して接続する手順を説明します。

comOcomをダウンロードして下さい。

  • パッケージを解凍します。
  • Setup_comOcomを実行します。
  • インストール画面でCOM# <-> COM#選択のチェックを外します。

  • インストールの最後に「セットアップの起動」を選択します。
  • comOcomを起動して下図のように設定します。

NMEA Readerをダウンロードします。

解凍後、起動させた画面でCOMポートとボーレートを設定します。

NMEA Simulatorで設定したPGNが表示されますのでお楽しみ下さい。

Von Voyage

NMEA SimulatorでOpenSkipperをテストする

OpenSkipperはNMEA Simulatorでテストできます。NMEA SimulatorはシミュレーションデータをCOMポートに送信できます。そのためテストにはCOMポートで接続されたペアが必要になります。

ここでは外部の物理的なCOMポートの接続なしでヌルモデムエミュレータcomOcomを使用して接続する手順を説明します。

comOcomをダウンロードして下さい。

  • パッケージを解凍します。
  • Setup_comOcomを実行します。
  • インストール画面でCOM# <-> COM#選択のチェックを外します。

  • インストールの最後に「セットアップの起動」を選択します。
  • comOcomを起動して下図のように設定します。



NMEA Simulatorをダウンロードします。

  • パッケージを解凍し、NMEA Simulatorを起動します。
  • [Tools] > [Options] > [NMEA200] > ポートリストからCOMN2KINを選択してOK。
  • RUNにチェックを入れます。

 

OpenSkipperをダウンロードします。

  • パッケージを解凍しOpenSkipper.exeを起動します。
  • デフォルトのパッケージ設定ではCOMポートが見つからないとエラー表示されますがそのままOKをします。
  • [View] > [Data Stream...]でCOM27の設定を確認します。

以上で接続が完了していますのでNMEA Simulatorに戻りエンジン速度やラダー角度を任意に設定します。また[Tools] > [Options] > NMEA2000の出力したい信号にチェックを入れます。

これでOpen Skipperの画面に信号が反映されますので

NMEA Simulatorの設定を色々変えて試して下さい。


Von Voyage

NMEA2000 Gateway: PC-Based Chart Plotter Setup

NMEA2000のデーター(PGN)の送受信ができるので

PCでチャートプロッターが構築できます。

NMEA2000の機器をPCと連携させたい時のツールになります。

 “NMEA2000 to/from USB Gateway”(以下,”N2K USB GW”)は、パーソナルコンピュータ(PC)を使用してNMEA2000バス上のNMEA2000デバイスとインターフェースする機能(Gateway)を提供します。 

NMEA2000はNational Marine Electronics Association(NMEA)による独自の規格です。 

NMEAのライセンスおよび認証プロセスは、オープンソース開発とは基本的に互換性がありません。 ”N2K USB GW”はNMEAによって認証されておらず、今後もNMEAによっ

て認証されません。 

基本のソフトはセイラーでプログラマーのTimo Lappalainen氏のGithubで公開されているライブラリーを使用しています。  

”N2K USB GW” は NMEA2000と電気的に互換性がある事とNMEA2000通信プロトコルと互換性があることは確認されています。使用例(デモ)ではWindows11およびMacOS Sonoma_14.0とMacOS_MountainLion_10.8.5上のVMware-Window7で動作確認が取れています。使用例(デモ)で使用したソフトはすべて無償で公開されていてダウンロードができます。

ダウンロードは1〜4のキーワードで検索してください。

1:NMEA Simulator

   NMEA互換ライブラリーを開発したTimo Lappalainen氏によるもので無償で逐次バージョンアップされています。

2:OpenCPN(Open Chart Plotter Navigator)

  航行中や計画ツールとして利用できる簡潔なチャートプロッタとナビゲーションソフトウェアを開発しているフリーソフトウェアプロジェクトです。

  現役のセイラーのチームによって、プログラムのテストや改良のために現実世界の条件を利用しながら開発されています。

  多様なチャートフォーマットをサポートしており、GPSラッキングなども可能となってます。

  様々な計器類がプラグインとして用意されており市販のMFD(Multi Function Display)の機能を再現できます。

3:NMEA Reader

  英国のActisense社が自社の機器(NGT-1)のために開発したツールで無償で配布されています。  ”N2K USB GW”はActisense NGT-1の代替品として使用できます。

4:SignalKは

  海洋で使用するための最新のオープン データ形式です。

JSON,WebSocket,HTTP などの標準 Web テクノロジーに基づいて構築されています。

”N2K USB GW”のCANバスは電気的に絶縁されていますのでPC接続によるグランドループは形成されません。

グランドループがあると不規則にノイズの影響を受けやすくなります。

CANバスで最も重要なことはターミネーションです。日本語では終端抵抗と言います。規格ではバックボーンケーブルの両端を120Ωで終端することになっています。

確認方法:通電しない状態でテスターでCAN high-CAN low間の抵抗値を測る

→120Ωを並列接続している事になるので60Ωが正解です。

”N2K USB GW”にはフイルター付きのスプリットターミネータが実装されていますので敷設してあるバックボーンケーブルのどちらか片側のターミネータを本機に置き換えるだけで動作します。

画像1: ”NMEA2000 to/from USB Gateway”の外観 

      USBケーブルは約1.4m 

        ケーブルは網線とアルミフォイルによる二重シールドです。


画像2:ESP32 miniを採用しています。USBチップはCP210xです。

       環境によってはドライバーを要求されるかもしれません。

    Silicon Labsからダウンロードできます。

ESP32 mini 

Red LED : Power 

Blue LED Flashing : ESP32 Running

Blue LED Off : ESP32 Reset

画像の左下にリセット回路用のホール素子が実装されています。付属するマグネットでケースの外側から近づけるとリセットができます。


画像3:通信状態を表示するOLED

CAN Busから電源が供給されると絶縁型のトランシーバが動作して”CAN:RUNNING”表示になります。ドロップケーブルが接続されていない、接続されていても12V電源が供給されていないときは 表示全体がフラッシングし “CAN: BUS-OFF” 表示になります。

Up time : Running time(Second) 

Rx : Recieve packet/sec. 

Tx : Transmit packet/sec.


画像4:デモ試験風景


画像5:デモ試験のブロック図

終端抵抗の関係で試験時は送信用と受信用に2台のみ接続しています。

NMEA2000 SimulatorではNMEA2000 from USB Gatewayとして動作しOpenCPN,NMEA ReaderではNMEA2000 to USB Gatewayとして動作します。


画像6:Windows11にインストールしたNMEA SimulatorでNMEA_PGNを送信

船舶に必要なほとんどのPGNはGUI設定して送信できます。説明しきれませんので実際に操作してみてください。例えば緯度経度の設定をして進路を設定します。スロットルを上げシミュレータをONにするとデーターはCANバスに送信されます。


画像7:M1-MacMiniにインストールしたopenCPNでNMEA Simulatorからのデーターを受信して表示できます。ダッシュボードでは色々な計器を選択して表示させることもできます。


画像8:iMac27″ Late 2012+VMware Fusion(5.0.5)の Windows7にインストールしたActisense NMEA Readerでデーターを受信して表示させています。

PGNの内容を理解しやすい形で表示してくれますので解析にはとても重宝します。左に表示されているPGN番号をクリックすると右側にその詳細なデータが表示されます。データの保存機能があります。保存したデータは同じくActisensで無償配布しているEBL Readerで診断と分析が可能です。


画像9:OpenPlotterの中にはOpenCPNとSignalKがあります。SignalKの中のチャートプロッターFreeboardでこれもNMEA Simulatorからのデーターを受信して表示ができます。

NMEA Simulatorに小網代湾の緯度経度をコピペで入力し伊東港に向けて走らせました。計器類は90種類以上用意されていて画像は一部のみ表示させています。


画像10:CAN Interface PCBはM12コネクターに直付けです。

     CAN BUSの終端はスプリット・ターミネーションでESDの保護素子とコモンモードトランスを実装しています。U3は実装されていません。


まずはFreeWareのNMEA SimulatorとNMEA Readerをダウンロードしてください。(Windowsのみ)

Windows PC内部でUSB接続できる仮想シリアルドライバーcomOcomを使えばPC内部のみのスタンドアローンで接続を構築できます。

ReaderではSimulatorから送られてきたNMEA2000のPGNの内容が表示できますので自宅で雰囲気を味わってみてください。

その後、Raspberry Pi4またはノートブックにSignal K等をインストールして船で実践したい衝動に駆られた時にはどうぞよろしくお願いいたします。

Von Voyage

 

追記・CPUを初期状態にするリセットは4隅のマグネットのどれか一個を外してホール素子に近づけてください。CPUは再起動します。

完全な防水機能を持たせるときはナット周りをコーキングします。

Mercari Shopに出品しています。