LabTool を Raspberry Pi2B の Raspbian Jessie上でコンパイルする

　簡易オシロLabToolを時々使っていますが、せっかくRasPi2に綺麗なモニタもつながったので、PC無しで使えると便利（？）と考えました。

ところが、ネットで調べるとゲーマニウムさん曰く、最新版のRaspbian Jessie 4.1をはじめ、Raspbian Wheezy 3.18以降動かないとのこと。

しかし、よく読むとバイナリで配布しているものを試したということ。LabToolはソースも配布していますので、手順を読んでコンパイルしたところ動くものが出来たようです。

　以下に手順をまとめます。と言っても、ほとんどオリジナルの手順をなぞっただけですが...

バイナリ配布版の確認

• バイナリ配布版(2014-04-28版）を使用したところ、LabToolアプリ自体は起動するのですが、LabToolをUSBポートに差し込んでもアプリ側で認識されません。確かに動作しません。
• その後、バイナリ配布版の動かない原因はファームウェア操作用のツールの実行権限が落ちていることであるこちが分かりました。(こちら参照)というわけで、以下は本当に趣味&勉強用となってしまいました…

• なお、標準ではRasPiのUSBバスパワー供給能力は不足しますので、電源アダプター付のUSBハブ経由でLabToolをつないでいます。

準備するもの

• Raspbian Jessie 4.1 のインストールされたRaspberry Pi

Raspbery　Pi 2Bを使いました。(初代のモデルA以外は512MB以上積んでいるので使用可能だと思います。）

あらかじめsudo apt-get update : sudo apt-get upgrade して最新版にしています。

8GB以上のmicroSD/SDHCが必要です。

sudo raspi-configコマンドの Expand Filesystem を行って、カード全体をRaspberry Piで使える状態にする必要があります。 

 インターネットへアクセスできる環境が必要です。

言語環境はデフォルトのen_GB.UTF-8としました。（特に必須ではありませんが、参考にした手順が英語なので、合わせて作業しました。）

• 1024x768以上の表示環境(モニタ又はX-Window server)

　コンパイル時に統合開発環境Qt Creatorを使います。XGA以上の解像度が無いと画面に収まりません。（設定でどうにかなるのかもしれませんが、Qtで開発環境を整備することが目的では無いので、深追いはしません。）

　Qt CreatorはGUI環境となりますので、対応したキーボードと対応したポインティングデバイス（マウス、タッチパッド）が必要です。

• 電源アダプター付のUSBハブ

標準ではRasPiのUSBバスパワー供給能力は不足しますので、電源アダプター付のUSBハブ経由でLabToolを接続しています。(config.txtにバスパワー電流増強のおまじないを書けば不要に出来る場合もあるようです。)

参考にした手順

• 前述の通り、公式の手順をほぼ忠実になぞって行くだけです。
• LabToolの製品紹介ページはこちら
• その中に、github上のソースへのリンクがあります。
• Raspberry Pi へのインストール手順はhttps://github.com/embeddedartists/labtool/blob/master/app/COMPILE.raspi.md
  これに沿って作業を進めました。

LabToolアプリビルド完了までの記録

• コンパイルに必要な開発環境関係パッケージをインストール
  （所要時間20分ほど）

$ sudo apt-get update $ sudo apt-get install git libudev-dev libtool automake qt-sdk

• libusbx 1.0.17をコンパイル、インストール
  (所要時間数分)

$ mkdir ~/projects $ cd ~/projects $ wget http://sourceforge.net/projects/libusbx/files/releases/1.0.17/source/libusbx-1.0.17.tar.bz2/download $ mv download libusbx-1.0.17.tar.bz2 $ tar -xf libusbx-1.0.17.tar.bz2 $ cd libusbx-1.0.17 $ ./configure $ make $ sudo make install

• github上のlabtoolソースレポジトリをローカルに複製（ソースダウンロード）

$ cd ~/projects/ $ git clone https://github.com/embeddedartists/labtool.git

•  先ほどコンパイルしたlibusbxをlabtoolソースツリー上にコピー

$ cp ~/projects/libusbx-1.0.17/libusb/.libs/libusb-1.0.a ~/projects/labtool/app/libusbx/Linux/

• Qt Creatorのコンパイル環境整備


• GUIで「Menu」-「Programming」-「Qt Creator」 又はコマンドラインから「qtcreator」を起動
• 「Help」-「About Plugins」を開く
• 「Device Support」の下の「Remote Linux」オプションのチェックを外し、右下の[Close]をクリックする
  
• 一旦QtCreatorを終了する

• Qt Creatorを再度起動する
• 「Tools」-「Options」を開き、「Build&Run」を開く
• 「Compilers」タブを開き、「Add」ボタンを押し「ＧＣＣ」を選択する。コンパイラパスに「/usr/bin/arm-linux-gnueabihf-gcc」を指定し、[Apply]をクリックする
  

• 「Kits」タブを開き、デスクトップを選択する。Compilerパラメータ欄を数回クリックすると表示が空白からGCCに変わる。Qt versionのパラメータ欄も数回クリックして、自動設定される値とする。設定のCompilerにGCC、Debuggerに/usr/bin/gdbが設定されていることを確認し[Apply]を押す
  

• [OK]を押しOptions画面を閉じる 

• LabToolをコンパイルする


• Qt Creatorを起動する
• 「FIle」-「Open File or Project」を開き、/home/pi/projects/labtool/app/LabTool.proを選択し[Open]をクリックする
• 「デスクトップ」にチェックが入っていることを確認し[Configure Project]をクリックする
  

• ビルドモードがDebugになっていることを確認後、ビルドをクリックする（Releaseでもコンパイル可能です。）
  (所要時間15分ほど)
  
  
  
  
  
• ビルド後の実行ファイルLabToolは、/home/pi/projects/labtool/build-LabTool-unknown-Debug/の下に格納されています。(Releaseでコンパイルした場合は/home/pi/projects/labtool/build-LabTool-unknown-Releaseの下です。)

ファームウェアのコンパイル

• LabToolアプリは、アプリ本体とは別に、LPC Link2に送り込むfirmware.binを必要とします
• バイナリ配布パッケージ中のfirmware.binがそのまま使えるようですが、せっかくなのでこちらのコンパイルもやってみました

• ここまでの作業が完了していれば、ファームウェアのソースが/home/pi/projects/labtool/fwの下に、コンパイル手順書が/home/pi/projects/labtool/fw/COMPILE.mdに格納されています

• まず、gcc-arm-none-eabi環境をインストールします
  (所要時間5分ほど)

$ sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi

• 続いて、コンパイルを実施します
  (所要時間2分ほど)

$ cd ~/projects/labtool/fw $ make

• ファームウェアは/home/pi/projects/labtool/fw/firmware.binとして保存されます

/etc/udev/rules.d/10-ea-labtool.rules

• もしまだ存在しない場合は以下の内容を書き込みます

# Allow group plugdev to access the LabTool Hardware (1fc9:0018) ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="1fc9", ATTRS{idProduct}=="0018", MODE="664", GROUP="plugdev" # Allow group plugdev to access the LPC DFU device (1fc9:000c) ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="1fc9", ATTRS{idProduct}=="000c", MODE="664", GROUP="plugdev"

動作確認

• コンパイル完了した実行ファイルLabToolとファームウェアfirmware.binを同じディレクトリにコピーします

$ mkdir ~/Desktop/LabTool2 $ cp ~/projects/labtool/build-LabTool-unknown-Debug/LabTool ~/Desktop/LabTool2/ $ cp ~/projects/labtool/fw/firmware.bin ~/Desktop/LabTool2/ $ cp -pr ~/projects/labtool/tools ~/Desktop/LabTool2/ $ chmod u+x ~/Desktop/LabTool2/tools/dfu-util-0.7-binaries/linux-armel/dfu-util

• 起動

$ cd ~/Desktop/LabTool2 $ ./LabTool

•  Users Manual記載のQuick Start Guideに沿って動作テストを行いました。prjファイルはWindows版のパッケージに含まれていたdemo.prjをコピーして使いました。(格納パスはC:\Program Files\Embedded Artists\LabTool\)

うまく動いたようです。良かった！ 

LabTool on Raspberry Pi2B with Raspbian Jessie

再コンパイルとかいろいろやっている間に気づいたのですが、単に
http://www.embeddedartists.com/products/app/labtool.php
からダウンロードできるlabtool_raspi_2014-04-28.tgz を手順に沿ってインストールした後、
chmod u+x /home/Pi/Desktop/LabTool/tools/dfu-util-0.7-binaries/linux-armel/dfu-util
とするだけで動きそうな気がする....？

nRF52832 + WS2812B その３: nRF52832での設計

nRF52832での基本設計

それでは、これと同様のことをnRF52832で実現するにはどうしたら良いでしょうか？Objective Production SpecificationのSPIMのセクションを読んでみます。
　
　まず、先例でやっているような10bitモードのSPIは使えないようです。８bit固定です。
また、 nRF52832ではSPIのクロックも先例のような3MHzという設定はなく、その前後で使えるのは1MHz, 2MHz, 4MHz, 8MHzです。

　先ほどのタイミングチャートから、
0codeの場合、Hiを250～550ns, Lowを700～1000ns,
1codeの場合、Hiを700～1000ns, Lowを300ns～600ns
を作る必要があります。さらに、基本周期は1250ns (800kHz)となっています。
実は、これに従った信号を作ろうとすると、結構プログラムが複雑になってしまいます。

　例えば、4MHz(250ns単位制御)でやろうとした場合、
0codeにHiが1～2ビット、Lowが3～4ビット、
1codeをHiが3～4ビット、Lowが2ビット、

となり、1ビットの送信に最低5ビットが必要になります。

　8MHz(125ns単位制御)でやろうとした場合、
0codeにHiが2～4ビット、Lowが6～8ビット、
1codeをHiが6～8ビット、Lowが3～4ビット、

となり、1ビットの送信に最低9ビットが必要になります。

1バイトは8ビットなので、これではデータの生成が非常に面倒になります。

　ただ、http://aid.her.jp/uratan/led/の記載では

• 432nsec までのパルスは '0' として判別される。 (132nsec のパルスでも '0')
• 536nsec 以上のパルスは '1' として判別される。
• DOUT 出力は判別された論理に従って新規のパルスが出力される。
• その DOUT 出力においては、T0H=330nsec、T1H=660nsec である。
• インターバル 6.7μsec 程度を境に Treset として判別され、 中継処理が中断される。    (しかしながら これは誤点灯になります)

とのこと。

　これに従うのであれば、
4MHz(250ns単位制御)でやろうとした場合、
0codeにHiに1ビット、Lowに3ビット、
1codeをHiに3ビット、Lowに1ビット、

とし、1ビットの送信にきりの良い4ビットを割り当てることが出来ます。

　もう１つ、２２個以上制御するときに限りますが、easyDMAによるSPIMで1度に送信できるのは256バイト(2048ビット)までということに注意が必要です。
WS2812Bの1ビットに4ビットを使うと、１つのLED向けのデータ24ビットはSPIの96ビットとなり、一度に送れるのは21LED分のデータが最大となります。
　これ以上のLEDを制御したい場合は、素早く次の伝送を行う必要があります。が、上記の通り6.7μsec以内に伝送が開始されなければなりません。
実は、このタイミングが難しく、ＳＰＩ伝送とＳＰＩ伝送の間に、現在丁度6.2μsecかかっています。最終データの再開ビットがゼロの場合、Lowが3ビット分、つまり750nsec(0.75μsec)がかかってしまい、結果6.95μsecのＬｏｗが発生し、中継処理が中断してしまいます。
　これを解決するために、最後のデータをLSB側に寄せる必要があります。ただし、SPI伝送直後のＭＯＳＩがダラーんと残るので、最後のビットは０にする必要があります。
　まとめると、0codeであれば通常0B1000を送るところを0B0010に、1codeであれば0B1110をそのまま送ります。

 Labtoolで取得した波形は次のようになります。(今回からプローブ使用。10xで測定。)
7μsec超えているので、苦しいですね。固体によっては、動かないかもしれませんね。だめだな時は、踏み込んで対応することにしましょう。

ドライブ回路

　nRF52 DKのVccは3.3V、WS2812BのVccは5Vですので、MOSI信号のレベル変換が必要です。
今回、次の３つを試してみました。
　ちなみに、元の波形は次の通り。

MOS FET

　2N7000を使って、こちらの回路を試してみました。

動きましたが、波形はこんな感じです。動くには動きますが、遅延が大きくかなり悲惨ですね.....

ＴＴＬ （７４ＬＳ００）

丁度手元にあった74LS00をバッファとして使ってみました。2Ｖ以上をHiとみなすので、これでも3.3V系のシグナルを5V系に変換することが出来ます。
　バッファは、ＮＡＮＤゲートをＮＯＴとして２つ組み合わせています。新たに準備するのであれば、こちらを参考に最新のロジックＩＣを用意するのが良いでしょう。
　

　波形は綺麗です。

レベル変換ＩＣ(TXB0104)

レベル変換ＩＣ TXB0104を使った波形です。製品はこちら。nRF52側の電圧が低くても安定して動作するので、準備できるのであれば、ここまで試した中では一番よさそうです。ただ、双方向である必要性は無いので、もっと良いソリューションがあると思います。

サンプルプログラム

　とりあえず、ここまでの試行錯誤をまとめ、２４０個のＬＥＤテープを点滅させることに成功したプログラムをＧＩＴＨＵＢに公開しました。といっても、easyDMAで点灯させることが出来ることを確認するだけのプログラムであり、データの自由度など何もない、汚くて恥ずかしいプログラムです。

　もう少し使いやすく改良する予定です。

(安心してください(^^♪電波吹いてません）

こて先温度計シールド＋PSoC4 BLE PIONEER KIT

こて先温度計シールドとI2C接続の小型LCD搭載ボード(3.3V版)、
今度は（PSoCまつり２０１５以来積んであった）PSoC4 BLE　PIONEER KITとを組み合わせて使って
こて先温度計を作ってみました。
(PSoCの勉強も兼ねた習作です。)

こて先温度計シールドの3.3V化

• こて先温度計シールドは購入状態で5Vで動作するように設定されています。
• PSoC4BLEのIOを5V化することも出来そうなのですが、コテ先温度計シールド + Universal Embedded Board for LPC11U68で3.3V化した状態なので、そのまま（SJ1とSJ2をショートした状態で）使いました。

プログラム

• 作成したプログラムはこちらに置きました(PSoC Creator 3.2SP1にて作成)。
• CapSense CSD スライダでコントラスト調整可能とした版←ボタン電池で使用する場合はこちらをご利用ください。
• ノウハウ
• PSoC Creatorで、sprintfにおける浮動小数点(%f)の取扱いがうまく表示されない問題に悩みました。PSoCにお詳しい中村様に助けて頂きました。
• 原因１： デフォルトでリンクされる小さなlibcにおいて、浮動小数点対応を不足している。
  対策：浮動小数点対応のprintfライブラリを追加する。(参考)([Project]-[Build Settings]を開き、下図のようにARM GCCのLinkerセクションの”Use newlib-nano Float Form”を"Yes"に設定)
• 原因２：デフォルトのヒープサイズが小さいため動作しない。
  対策：ヒープサイズを増やす。（参考）((ピン割り当てなどを設定する)*.cydwrファイルを開き、[System]タブを選択。下図のようにHeap Sizeを0x80から0x200に増やす。
  

• これは、バッドノウハウのような気がしますが、SSピンはSPIMモジュール外、プログラムで直接制御しています。
  SPIMモジュールが一度に読み出せるのは１６ビットまでの様子。こて先温度計シールドで使用しているMAX31855では32ビットを一度に読み出す必要があるので、32ビット分読み出すまでSSピンをLに保つために、このようなことをしています。

感想など

• PSoC初挑戦。mbed慣れしていたので、PSoC Creatorの世界観に慣れるまで苦労しました。
• 当初、作成したコンポーネント名に対応したルーチン(API)が自動生成されることが理解できず、ドキュメント記載のAPIが使えないと悩みました。

• 非力なマシンを使っていると、非常に効率が悪い(ローカルにコンパイラが動くため、さくさくコンパイラが出来る環境無いと辛い。mbedのクラウド環境は、ローカルマシンのCPUパワーが低くても結構実用になる)。

• 初心者こそオシロスコープ、ロジックアナライザ必要
• I²C液晶がうまく動かない時に、LABTOOLを使ってコツコツデバッグしました。これが無かったら、ギブアップしていたかもしれません。

• SPIも初挑戦。前述のSSピンの制御以外は、こちらは前述のSSピンの制御以外は割とすんなり行きました。

参考リンク

• スイッチサイエンス コテ先温度計シールド
• HAKKOのこて先温度計ページ（こて先温度計を使ったことが無い人は、メンテナンス情報を一通り目を通しておいた方が良い。測り方も丁寧に説明されている。）
• 交換用センサー191-212
• HAKKO e-shop
• 店舗販売の例：斎藤機工秋葉原営業所 コテ先温度計を取り扱っている店なら置いているかと
• その他通販（取り寄せになるところが多い）
• Arduino Uno3で使用
• スイッチサイエンス 使用方法説明ページ

• PSoCの勉強用に参考にしたサイト、本など
• うだうだ電子工作(中村様)
• ”[開発編]ARM PSoCで作る Myスペシャル・マイコン”(圓山宗智様著)

I²C延長実験(HRM1017+BME280+HDC1000)

結露モニタ プロトタイプ１(BME280とHDC1000使用)にて、ＬＡＮケーブルを利用したI²Cの延長を試しましたが、何が起こっているのかをLabToolを使って調べてみました。
（真面目にバッファICを使って延長する方法は、NXPのアプリケーションノート(AN10658)。とっつきにくい場合はI²Cサンプルブックから。）

プログラムの動作を見る限りでは、何の違いもなく45mまで延長出来たように見えましたが、アナログ的には随分と状況が悪化していることが分かりました。

主たる原因はバスの容量の増加に伴う信号の立ち上がりの鈍化。
規格上のI²Cバスの容量の400pFですが、
Cat6ケーブルの容量は5~6nF/100m (1kHz)程度らしいので、500~600pF/10m。
現在の何の工夫もない状態では、高々10m位までで使うのが良いようです。

最初の公開時に言及していたリンギングは、測定方法に問題がありました。測定点のそばでGNDを確保したところ無くなりました。

このような状態で一見うまく動いているのは、たまたま、今回の組みあわせ(HRM1017+BME280)が良かったのかもしれません。
電圧降下は激しいので、少なくとも低電圧動作が可能なマイコン/センサの方がうまく動きそうな気がします。

mbed祭 2015@初夏の東銀座用資料

mbed祭 2015@初夏の東銀座で展示した、

「mbed HRM1017+BME280使用 結露モニタと LANケーブル利用I2C延長」

の資料です。

用意したプレゼンテーション資料です。うまく映せずすいませんでした。 

https://developer.mbed.org/media/uploads/takafuminaka/lt2015sum-2.pdf

別途用意していた配布資料＋回路図です。

https://developer.mbed.org/media/uploads/takafuminaka/mbedfest2015summer_cond_monitor.pdf

HRM1017用のコードは以下で公開しております。

https://developer.mbed.org/users/takafuminaka/code/BLE_Condensation_Monitor/

LabToolについて

LabToolはNXP社の光速ADコンバータ搭載マイコンLPC4370を使った簡易測定キットです。
詳しくは、以下のリンク先をご覧ください。

• Labtool Bundle EA-XPR-202 (秋月電子通商)
• LPC-Link2/Labtool (NXP)
• LabTool (Embedded Artists AB)

実験装置概要

回路とプログラムは結露モニタ プロトタイプ１(BME280とHDC1000使用)です。液晶表示装置を追加しています。

Ｉ²Cバス上のデバイスは、HRM1017を除いて4つ

ＬＡＮケーブルの手前には、HRM1017そばにHDC1000と液晶表示装置、そのうちHDC1000に10kオームのプルアップ抵抗

ＬＡＮケーブルの先にはBME280と液晶表示装置、それぞれに10kΩのプルアップ抵抗となります。

測定結果

以下に、バスの接続ケーブルを伸ばしていくにつれ、SCLシグナルがどうなっていくのかを記しています。（HRM1017側のSCLと、ケーブルの先のI²CバスのSＣＬを取得しています。）

ジャンパケーブル接続(数10cm)

2mのCat6 LANケーブル

少し信号がなまっている位で、あまり違いは見えません。

7mのCat6 LANケーブル使用
電圧降下、波形のなまり

15m Cat6 ＬＡＮケーブル使用
さらに信号は悪化
回路自体は動作している

30m(15mLANケーブル２本連結)
波形の悪化に伴い、動作周波数が勝手に50kHzに落ちている。クロックストレッチという現象が発生している？
プログラム自体は正常に動作しているように見える。値も正常。

45m(15mLANケーブル３本連結)
30mの時と同様
プログラム自体は正常に動作しているように見える。値も正常。

結露モニタ プロトタイプ(BME280とHDC1000使用)

mbed祭 2015@初夏の東銀座用資料

mbed祭 2015@初夏の東銀座で展示した、

「mbed HRM1017+BME280使用 結露モニタと LANケーブル利用I2C延長」

の資料です。

用意したプレゼンテーション資料です。うまく映せずすいませんでした。 

https://developer.mbed.org/media/uploads/takafuminaka/lt2015sum-2.pdf

別途用意していた配布資料＋回路図です。

https://developer.mbed.org/media/uploads/takafuminaka/mbedfest2015summer_cond_monitor.pdf

HRM1017用のコードは以下で公開しております。

https://developer.mbed.org/users/takafuminaka/code/BLE_Condensation_Monitor/

以下、投稿当時の内容

スイッチサイエンス社から、BME280という温湿度気圧センサーが発売されました。

また、秋月で購入したHDC100という温湿度センサーを持っています。


これらを利用して、結露に関する情報を得られるモニタのプロトタイプを作ってみました。

概要

• mbedマイコン (最終的にBLEで情報を飛ばしたいと思っているので、mbed HRM1017を使っていますが、現段階では使っていないので他のmbedでも動くと思います。)
• 屋内用センサ： 秋月で購入したHDC1000 (温湿度センサ)
• 屋外用センサ： スイッチサイエンス社で購入したBME280(温湿度＋大気圧センサ)
• プルアップ抵抗 10kΩ
• LANコネクタDIP化キット：秋月で購入したK-05404
• LANケーブル：LD-GPT/WH70 (7m Cat6対応ケーブル)
• カテゴリー６ケーブル(Wikipedia)参照
• T568B結線の半分(４本)を使っています。
  

  ピン番号	ケーブル色	信号名称
  1	白/橙	VDD (+3.3V)
  2	橙	SDA
  3	白/緑	VSS (GND)
  6	緑	SCL

• LEDは通常のLED(OSNG3133A, OSNR3133A)。電流制限抵抗3.9kΩ (3.3kΩ可)

配線図など

• パーツリスト
• 屋内(想定)モジュール
  

  #	モジュール	製品名称	購入先	備考
  1	mbed	mbed HRM1017	スイッチサイエンス
  2	I2C温湿度センサ	ＨＤＣ１０００使用 温湿度センサーモジュール	秋月電気通商	I2Cのプルアップ抵抗搭載
  3	LED1	OSNG3133A	秋月電気通商
  4	LED2	OSDR3133A	秋月電気通商
  5	抵抗	3.3kΩ	秋月電気通商	HRM1017のGPIO電流制限0.5mA用に調整 LEDは定格よりはかなり低い電流値で使用
  6	抵抗	3.3kΩ	秋月電気通商	同上
  7	RJ45	ＬＡＮコネクタ ＤＩＰ化キット	秋月電気通商

• 屋外(想定)モジュール
  

  #	モジュール	製品名称	購入先	備考
  1	I2C温湿度・気圧センサ	BME280搭載　温湿度・ 気圧センサモジュール	スイッチサイエンス	I2Cのプルアップ抵抗未搭載
  2	抵抗	10kΩ	秋月電気通商	I2Cのプルアップ用
  3	抵抗	10kΩ	秋月電気通商	同上
  4	RJ45	ＬＡＮコネクタ ＤＩＰ化キット	秋月電気通商

• 実体配線図など


• Fritzing作成実体配線図
  左が屋外(想定)モジュール、右が屋内(想定)モジュールです。
  RJ45の上をジャンパが通っていますが、実際にはRJ45の下で同等の配線をしています。
  
  
• Fritzing データ
• 実体配線図Fritzingデータ
• BME280センサーモジュール Part データ
• HDC1000センサーモジュール Part データ
• LANコネクタDIP化キット Partデータ

プログラム

今回使ったプログラムはmbed上に公開しました。
https://developer.mbed.org/users/takafuminaka/code/Condensation_Monitor/

• 起動後10秒間、LED1(緑)とLED2(赤)を点灯させ、消灯します。
• 10秒周期で２つのセンサーの値を読み取ります。
• 結露を検知すると、LED2(赤)が点灯します。コンソール出力が有効な場合はそちらにメッセージを出します。(後述)
• 結露が近いと判断する(結露までの温度差がwarn_wid(℃)を下回る)と、LED1(緑)が点灯します。コンソール出力が有効な場合はそちらにメッセージを出します。(後述)
• warn_widは20℃と大きく設定しています。実運用では2～3℃に設定すると良いです。
• コンソール出力はmain.cppの”#define NEED_CONSOLE_OUTPUT 1”をコメントアウトすると抑制出来ます。
• コンソールをPC側で表示させない場合は抑制しないとmbed側の動作が停止すると思います。
• コンソール出力について
• 出力例

  In: 24.90 degC, 60.85 % Out: 26.10 degC, 55.20 %, 1011.04 hPa Humidity Ratio [g/kg] : In 11.79 Out 11.49 Due Point Temperature [degC] : In 16.40 Out 16.81 9.70 degC to Condensation at Outside 8.08 degC to Condensation at Inside 9.29 degC to Condensation at Window Inside 8.49 degC to Condensation at Window Outside

• 1行目に室内センサーの温度と湿度、室外センサーの温度、湿度、気圧が表示されます。
• 2行目に屋内外の絶対湿度が[g/kg]単位で表示されます。
• 結露対策のために換気をしても良いかどうかの目安となります。
  例えば、屋内の湿度が高い場合に、屋外の絶対湿度が屋内よりも低ければ、換気をするだけで湿度が低下します。
  逆に屋外の絶対湿度が屋内よりも高い場合は、湿分を取り込むことになるので換気をすると屋内の湿度が上がります。
• 3行目に屋内外の露点が表示されます。
• 4行目以降は警告あるいは注意表示です。
• 上記の例は、後何度下がると何が起こるかが表示されています。
• 最初の行は屋外の温度と露点を比較し、あと何度で結露するかを表示
• 次の行は屋内の温度と露点を比較し、あと何度で結露するかを表示
• 次の行は屋外の温度と屋内の露点を比較し、あと何度屋外が冷えると窓が結露するかを表示
• 次の行は屋内の温度と屋外の露点を比較し、あと何度屋内が冷えると窓が結露するかを表示
• もし、露点を下回った場合は結露が発生したとみなし、” Condensation at  XXX”あるいは” Condensation at Window XXX”の様にメッセージを出します。

理屈

温湿度が分かれば、露点が計算できます。
さらに気圧が分かれば、絶対湿度が計算できます。


室内外の計測情報を活用すると、結露しているのかどうか、あるいは、あと何度で結露するのかが分かります。

今回のプログラムでは、ここやここの式を利用して計算しています。

LANケーブルによるI²C延長について

　シリアル拡張ICサンプルブックやI2C仕様書等を参考に考察と実験を行い、上記ケーブルを使いました。ツイストペアケーブルを使ったバス延長はI2C仕様書p.60に説明があります。

　そこで、Cat6の15mケーブルを借りてきて試したところ、3.4Mhz(設定値ベース)で通信可能でした。

　プロの方いわく、「シングルエンドの信号なんで，インピーダンスの低い線とペアで扱うことにより良好な結果が得られる」のだそうです。

　

写真は載せませんがその後もう少し実験をした結果です。

• Cat5e 15mのケーブルでも成功(100kHz設定)
• Cat6 15mのケーブル３本を延長コネクタで接続(つまり45m!!)しても成功(100kHz設定)

　結局限界は今回は分からずじまいでした。私の用途では、十分すぎる性能です。
本当は、数mでうまく動かなくなり、サンプルブック付属のバッファICで延長するという計画だったのですが、無くても動くという、思わぬうれしい誤算でした。

(2015-05-19追記）
Labtoolで取得したI²Cバスの様子です。
アナログ波形はずいぶん歪んでいるようです。
また、I²Cの周波数指定はうまく効いていなかったようで、100kHz動作です。