ウェザー（お天気）ステーションを作ってみよう

Modified by Admin on Aug 23, 2019

Application Note AP0110 (v2.0) February 28, 2008

図1 CAN ネットワークのセットアップ

このアプリケーションノートは、ウェザー（お天気）ステーションについて、プロジェクトのデモを説明しています。デモでは、ひとつ、またはそれ以上のウェザーステーションを紹介します。各ステーションは、風向、風速、温度を記録しています。

お天気情報はウェザーステーションのLCDで、常に確認できますまた、履歴情報もVGAモニタで見ることができます。さらに、現在の気象条件をモニタできるように、コンピュータはインターネットブラウザを使用したシステムに接続されています。
ウェザーステーションには、以下のような、いくつかの形式があります。

RS232またはモデム接続でインターネットに直接接続できるタイプ
GSM HTTP が可能なタイプ
ルータを使用したHTML インターフェースによる CAN ネットワークベースのタイプ

RS232 と GSM のタイプでは、VGA 画面を使用することができます。
通常のセットアップ（Altium Designer、NanoBoard、ホストPC）に加えて、以下のハードウェアが必要になります。

A 1:1 シリアルケーブル、オスコネクタ×1、メスコネクタ×1（RS232_HTTP_Enabled タイプ）
メスコネクタが2個のヌルモデムケーブル、ジーメンス製 MC45 ターミナルまたは相当品（GSM_HTTP_Enabled タイプ）×2
CAN ネットワークケーブル（CAN設定のデモを希望する場合）
CANのマルチドロップ機能のデモンストレーションを行いたい場合は、2台目以降のNanoBoard（CANネットワークの設定を使用したい場合）
風速計（Davis 7911）各ウェザーステーションに設置

RS232用、またはCAN用のPCコンフィギュレーション

デモ用のPCには、以下のようなソフトウェアがインストールされている必要があります。

オペレーティングシステム（OS）: Windows 2000 、Windows XP
Altium Designer
インターネットエクスプローラ 5.5 以上
DirectX 8.01 以上

注記 : これらの最小構成は、マイクロソフトその他のベンダから提供されています。いくつかのソフトが期待どおりに動作しない場合は、各コンポーネントを最新バージョンに更新してみてください。
NanoBoardを確認するには、1:1シリアルケーブルでPCと接続する必要があります。

ヌルモデム用COMポートの設定

まず最初に、COMポートをヌルモデム用に設定する必要があります。以下のように設定してください（Windows XPをベースに説明しています）。

Windowsのコントロールパネル（Start » Settings » Control panel）を開いて、Phone and Modem Optionsを選択します。
Modems タブをクリックし、Addをクリックします。
表示されるハードウェアウィザードで、Don't detect my modem; I will select it from a list を選択し、Next > をクリックします。ウィザードの実行には少し時間がかかります。
(Standard modem Types) を Manufacturer panelから選択、Communications cable between two computers を Models panel から選択、Next > をクリックします。
NanoBoardと接続するのに使いたいシリアルポートを選びます（例えば、COM1）。実行には少し時間がかかります。 Finish が表示されたら、クリックします。
OK をクリックして、Phone and Modem Options ダイアログを閉じます。

ケーブルのダイレクト接続

次に、ケーブルのダイレクト接続を設定する必要があります。TCP/IPを実行するのに使うこの接続をホストに設定します。

Start » Settings » Network Connections » New Connection Wizard を選択。
最初の画面には、不要な情報があります。 Next > を押して飛ばしてください。
Set up an advanced connection を選択し、Next >をクリックします
Connect directly to another computer" を選択し、Next > をクリックします。
Guest を選択し、Next > をクリックします。
接続名を入力（"NanoBoard"など）し、Next > をクリックします。
ドロップダウンメニューから、Communications cable between two computers (COM1) を選択し、Next > をクリックします。
Connection availability 設定を調節して、Next > をクリックします。
Finishをクリックします。
システムはすぐに接続を開始しようとして、接続ウィンドウを開きます。接続ウィンドウが開かないときは、Start » Settings » Network Connections リストから新しい接続の作成を選択してください。
Properties ボタンをクリックします。
General タブで、Communications cable between two computers (COM1) を選択し、Configure をクリックします。
Maximum speed (bps) を 57600bps に設定して、ハードウェアフローコントロールを有効に設定、モデムエラーコントロールとモデム圧縮を無効に設定します。 OKをクリックします。
Networking タブをクリックします。接続タイプが "PPP" になっていることを確認します。Microsoft Networks 用の全サポートは無効にします（File and Printer Sharing と Client で設定）。 OKをクリックします。

これで完了です。その他のオプションはすべてデフォルトのままにしておきます。

GSM用のPC設定

GSM_HTTP_Enabled バージョン用には、Siemens MC45 ターミナル（相当品）をPCに接続して、モデムをインストールする必要があります。

ボードの設定

NanoBoardについては、以下のような設定が必要です。

振動数（Oscillation frequency） = 44.236800 MHz.
すべてのVcc 基準電圧を3.3Vに設定

さらに、ウェザーステーションとして使用する NanoBoard について、以下の設定を行います。

サーミスタ KED102CY を GND と AN1 間に接続。 2.7 kΩ レジスタを AN1 と Vcc 間に追加。
風速計7911を接続
パルス出力をユーザ I/O1、ピン2へ
パルス出力と Vcc 間に、10 kΩ プルアップレジスタ
風向の摺動子出力を AN0 に
風向の Vcc 出力を Vcc に
風向の GND出力を GND に

ソフトウェアのロード

FPGAの設定

FPGA には特別な設定は必要ありません。 NanoBoard をPCに接続し、以下の手順でワークスペースを開きます。

Altium Designerを起動します。
File » New » Design Workspace を選択して、ワークスペースを開きます。
Project » Add Existing Project を選択 Choose Project to Open ダイアログが表示されます。
ウェザーステーションのFPGA プロジェクトファイルを開きます。例えば、RS232_HTTP_Enabled.PrjFpg を選んで、Open クリックします。
Devices view を開きます。View » Devices を選択してください。
Program FPGA ボタンの上にある Run Stages up to and including Download（）の箇所をクリックします。

これで、ソフトウェアがすべてのステップを実行し、FPGA をプログラムできるようになりました。

ソフトウェアのアップロード

ソフトウェアをアップロードします。

Devices ウィンドウで、Compile ボタンをクリックします。

Up to Date Download ボタンをクリックします。
TSK-51A On-Chip Debug シンボルを右クリックして、Reset を選択します。
TSK-51A On-Chip Debug シンボルを右クリックして、Continue を選択します。

データのロード

PC にダイレクトケーブル接続を設定して、NanoBoard を RS232 チャネルで PC に接続したい場合は、NanoBoard 上のウェブサーバにコンタクトする必要があります。シリアル TCP/IP 接続を開始して、ブラウザを起動、NanoBoard 上のhttp://weatherdemo.test/index.html にアクセスしてください。

ウェザーステーションのバージョン

ウェザーステーションのデモには、インターネットを利用できるバージョン、GSM バージョン、CAN ネットワークバージョンが存在します。インターネットを利用可能な RS232 と GSM のタイプでは、VGA 画面を使用することができます。 VGA ケーブルをNanoBoard 上の関連コネクタに接続します。 VGA 画面には、温度、風速、風向を示すヒストグラムが表示されます。同様に、電流値がLCDに表示されます。

NanoBoard の上部にある4つのキーパッドを使って、LCDへの表示方法を、以下のように変更することができます。
Key 0: デフォルト設定 - ノット（風速）、方位、°C
Key 1: 風速表示の切り替え - ノット、秒速（m/s）、時速（km/h）、回転数（MPH）
Key 2: 風向表示の切り替え - 度数、コンパス方位
Key 3: 温度表示の切り替え - °C（摂氏）、°F（華氏）
校正を開始するには、'F'マークのあるボタンを使用します。

インターネットが利用できるバージョン

インターネットが利用可能なバージョンは、Altium Designerがインストールされているフォルダの \Examples\Reference Designs\Weather Station\RS232_HTTP_Enabled ディレクトリにあります。ウェザーステーションに接続するには、インターネットエクスプローラ 5.5 以降が動作する PCにシリアルポート経由で接続する必要があります。.
ハードウェアとソフトウェアがロードされ、実行されると、ブラウザは3つのダイアルのあるシンプルなコンソールが表示されます。コンソールには、現在の気象条件が表示されています。

GSMバージョン

GSMバージョンは、Altium Designerがインストールされているフォルダの \Examples\Reference Designs\Weather Station\GSM_HTTP_Enabled ディレクトリにあります。ヌルモデムケーブルと Siemens MC45 ターミナル相当品（2個）が必要です。

CANネットワークバージョン

CAN ネットワークバージョンでは、最小限、2つのNanoBoardが必要です。 1台目のNanoBoard は、ルータ、ファイルサーバ、メディアコンバータとして機能します。2台目のNanoBoardは、リモートのウェザーステーションです。両方とも、CAN インターフェースで接続されている必要があります。
ルータ/ファイルサーバとして使いたい NanoBoard はプロジェクトとともに使用します。プロジェクトは、Altium Designerがインストールされているフォルダの \Examples\Reference Designs\Weather Station\ CAN_RS232_Router ディレクトリにあります。このボードは、PCにシリアルケーブルで接続されている必要があります。実行時には、HTML ファイルをこのボードにFTP 経由でコピーしておく必要があります。このプロジェクト用の Html のサブディレクトリには、必要なファイルとバッチファイル ftp_upload.bat が含まれています。
その他のボードは、ウェザーステーションとして使用されます。それらのボードは、ルータとCAN インターフェースで接続してください。ハードウェアのコンフィギュレーションとソフトウェアは、Altium Designerがインストールされたフォルダの \Examples\Reference Designs\Weather Station\ CAN_HTTP_Enabled ディレクトリにあります。
各NanoBoard上で、ウェザーステーションのステーション番号（アドレス）を設定してくださいr 'F' キーを使用して、校正メニューを表示させます。 Setup で、Address を選択し、番号を選びます。各NanoBoardには、別々の番号を設定してください。
すべて正しく接続し終えて、デモを開始したら、インターネットエクスプローラを使用してルータをいろいろ確認してみましょう。最初のウェザーステーションでは、3つのダイアルが並ぶコンソールで気象情報が確認できます。ドロップダウンボックスが提供され、同じCAN ネットワークに接続されている他のウェザーステーションに切り替えることができます。

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