ArduPilotのテレメトリにTWELITEを使ってみた。

 この前最近話題のドンキーカーをみて久しぶりにBeagleBoneを引っ張り出してきてArduPilotをインストールしてみたんだけど、WiFiのテレメトリでは距離が心もとないというか一旦切れると再接続がなかなかされなくてちょっと…カメラも付けたかったんだけどな…

テレメトリで悩むのは結局技適対応しているのがXbeeとTWELITEぐらいしかなさそうなところ。ESP32にDroneBridgeというのも気になるけど。Ardupilot用に技適対応テレメトリモジュールも出ているようだけど中身Xbeeとかなんじゃないかなとか思ったり(スペック的に)。Xbeeだとプログラマブルモジュールは安く手に入りそうなんだけど、テレメトリ用途だとめっちゃ扱いにくそうだし、ノーマルタイプはちょっとお高い…

ということでTWELITE(トワイライト)を試してみることに。最近TWELITE UARTっていうUART接続に特化したボードが出たっぽい。2mWのBLUEだと地上だと飛びにくいということで10mWのTWELITE RED UARTにしてみた。

アンテナ外付けタイプと内蔵タイプがあったんだけど、アンテナ外付けのほうが電波よく飛ぶかなとかいう安易な考えでアンテナ外付けタイプにしてみた。全部モノワイヤレスの純正品じゃないと技適がどうのこうのということで全部秋月で売っている純正品。

組み立てるとこんな感じ。かなりコンパクト。アンテナは防水タイプもあったんだけど高いので室内用。野外で使うときはビニール被せるか樹脂のケース内に突っ込めばいいかなとか思ったので。

TWELITE UARTは元々App_uartが入っていてそのままUART通信用に使えるので、インタラクティブモードで設定してみた。デフォルトではボーレートが115200になっていた。TWELITE UARTはBPSピンが出ていないのでボーレート変更時は注意が必要かも。せめてディップスイッチをつけてほしかったなぁ…

ArduPilotのMAVLink v2ではパケット長がTWELITEが一回に遅れる最大の80を大きく超えたりすることもある可変長なのでデフォルト設定のTWELITEでは少しきつそうだった。単純にボーレートをあわせただけだと通信が結構遅いのでいろいろ試してみた。

いろいろ試した結果

・ボーレート 115200bps → 57600bps
・無入力タイムアウト 100ms → 10ms ・オプションビット 00000100 → 00014000

にすると結構いい感じ。

オプションビットはデフォルトでは区切り文字が設定されているんだけどそれを無効にして、ボーレートをBPSピンが関係ないようにしたのと(TWILITE UARTではこの方法以外でボーレート変更できない)、重複チェッカーの条件を緩くした(これは100ms以下で通信するときに設定してくださいって書いてあった)

無入力タイムアウトと重複チェッカーの条件緩和がかなり効いてそう。MissionPlannerから接続するときのパラメータ取得が純正状態より格段に早い。

設定方法はTWELITE STAGEをダウンロードしてきて実行して適当なUSB→TTL変換アダプタにTWELITEを繋いで実行する。

インタラクティブモードに入ったら

"b"を押して"57600"と入力してエンター

"m"を押して"D"と入力してエンター

"k"を押して"0xfd,0,10"と入力してエンター

"o"を押して"00014000"と入力してエンター

あとは"S"を入力してセーブできたら完成。

Baudrateを57600に変更してしまったので次回インタラクティブモードに入るときは

TWELITE STAGEの設定→インタラクティブモードで

Bのボーレートを"57600"に変更しないと接続できなくなるので注意。なので２枚一気に書き換えてしまったほうが良い。

あとは片方をArduPilotに接続するだけ。今回はBeagleBoneを使用したのでUT1に接続して使用した。Serial1はデフォルトでMAVLink2の57600bpsだったのでそのまま繋がるはず。
この設定でパラメータ取得が格段に早くなった。これならWPもTWELITE経由で普通に送受信できる。あとはRCバギーに乗せてArduRoverを設定するだけかな。

Arduino環境のラズパイPicoでW5500を使ってみる。

 この前手持ちのENC28J60をRaspberry Pi Picoに搭載してLAN接続してみたんだけど、やっぱりネットワークに繋いだときにWebServerとか立ち上げるとIP調べるのが面倒なのでmDNSがほしい。
ということでUDPマルチキャストに対応しているW5500に変更してみた。Aliexpressで送料含めても600円ぐらい。

W5500 Liteっていう小さいタイプにしてみた。面実装のパルストランス内蔵LANコネクタの裏側にW5500がついていて凄くコンパクト。裏面にはLANコネクタ側に赤色の電源LEDがついていた。

LANコネクタ側には緑色のLink-Up LEDと黄色のAccess LEDがついてる。LEDの抵抗はすべて2kΩが付いてるんだけど、電源の赤色LEDはいいとしてLAN端子のLEDは結構暗い。明るくするなら510Ω~1kΩぐらいに変更するといいかも。3.3V駆動だし。

早速Raspberry Pi Picoに繋いで見る。今回はArduino環境もMbedベースの公式のじゃなくてearlephilhowerさんのC++ SDKベースのやつに変更してみた。SPIのデフォルトピンも変わるので注意。ピンアサイン変更できるんだけど、今回はデフォルトのピンに接続した。

SCK:18 MOSI:19 MISO:16 CS:17

そしてVCCは3.3V、GNDはひとつだけ繋いだ。

とりあえず準備完了。

今回の目的はmDNSを使えるようにすることだったので、まずはmDNSのテスト。ライブラリが複数存在していたんだだけど、MDNS_Genericだとライブラリのバージョン変えたりCoreのバージョン変えたりしても一向につながらなくてハマった。最終的にはArduinoMDNSライブラリを使うことで簡単に行けた…

ArduinoMDNSはライブラリマネージャから入れることができなかったので、githubからダウンロードしてきて手動でライブラリフォルダに突っ込んだ。

WebServerを立てるのにはEthernet_GenericとEthernetWebServerライブラリを使用させてもらった。

とりあえずmDNSとWeb鯖の簡単なサンプルスケッチを作ってみて動作確認してみた。

//Raspberry Pi Pico
//library:
//Ethernet_Generic
//EthernetWebServer
//mDNS Generic

#include <SPI.h>
#include "Ethernet_Generic.h"
#include "EthernetUdp.h"
#include <EthernetWebServer.h>
#include <ArduinoMDNS.h>

EthernetUDP udp;
MDNS mdns(udp);

#define HTTP_PORT 80
#define CS_PIN    17
#define HOSTNAME "rp2040"
byte mac[] = { 0x52, 0x42, 0x00, 0x40, 0x30, 0x10 };

EthernetWebServer server(HTTP_PORT);

//gzip compressed arry
//https://www.mischianti.org/online-converter-file-to-cpp-gzip-byte-array-3/

//File: index.html.gz, Size: 199
#define index_html_gz_len 199
const uint8_t index_html_gz[] PROGMEM = {
  0x1F, 0x8B, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x55, 0x4F, 0x4D, 0x0B, 0x82, 0x40,
  0x10, 0xBD, 0x07, 0xFD, 0x87, 0xC9, 0xB3, 0xA5, 0xDE, 0xD5, 0x4B, 0x05, 0x1D, 0x8A, 0x22, 0x82,
  0x08, 0xBC, 0xAC, 0x3A, 0xE4, 0xD0, 0x7E, 0xC4, 0x3A, 0x6A, 0xFE, 0xFB, 0xD6, 0x0D, 0x0F, 0xC1,
  0xC0, 0x9B, 0x79, 0xF3, 0xDE, 0x7C, 0xA4, 0xAB, 0xDD, 0x79, 0x7B, 0x7B, 0x5C, 0xF6, 0x70, 0xB8,
  0x9D, 0x8E, 0xF9, 0x72, 0x91, 0x36, 0xAC, 0xA4, 0x47, 0x14, 0xF5, 0x84, 0x0A, 0x59, 0x80, 0x16,
  0x0A, 0x21, 0x83, 0x22, 0xE8, 0x09, 0x87, 0xB7, 0xB1, 0x5C, 0x04, 0x50, 0x19, 0xCD, 0xA8, 0xD9,
  0xD3, 0x03, 0xD5, 0xDC, 0xB8, 0xAC, 0xC6, 0x9E, 0x2A, 0x5C, 0xFB, 0x32, 0x04, 0xD2, 0xC4, 0x24,
  0xE4, 0xBA, 0xAD, 0x84, 0x9C, 0xEC, 0xC9, 0x26, 0x0E, 0x41, 0x89, 0x0F, 0xA9, 0x4E, 0xFD, 0x93,
  0x5D, 0x8B, 0xD6, 0x33, 0xA2, 0x94, 0x98, 0xC5, 0x45, 0x30, 0x6D, 0x66, 0x62, 0x89, 0xF9, 0x55,
  0xB4, 0xEF, 0x12, 0xAD, 0x1D, 0xE1, 0x42, 0x2E, 0x2A, 0x93, 0x46, 0xBF, 0x86, 0x53, 0x44, 0xF3,
  0x91, 0xA5, 0xA9, 0x47, 0x7F, 0x74, 0x92, 0xDF, 0xB1, 0x04, 0x37, 0xAD, 0x47, 0x0B, 0xD4, 0xC2,
  0x60, 0xEC, 0x8B, 0xF4, 0x73, 0xE5, 0xA4, 0x89, 0x77, 0xCC, 0xCA, 0xC8, 0xFF, 0xF9, 0x05, 0xE8,
  0xC7, 0x44, 0xA7, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00
};

void setup() {
  Ethernet.init (CS_PIN);
  Ethernet.setHostname(HOSTNAME);
  Ethernet.begin(mac);

  mdns.begin(Ethernet.localIP(), HOSTNAME);
  mdns.addServiceRecord("Webserver", HTTP_PORT, MDNSServiceTCP);

  server.enableCORS();
  server.on("/", handleRoot);
  server.begin();
}

void handleRoot()
{
  const char* dataType = "text/html";
  server.sendHeader(F("Content-Encoding"), F("gzip"));
  server.send_P(200, dataType, (const char*)index_html_gz, index_html_gz_len);
}

void loop() {
  mdns.run();
  server.handleClient();
}

これでhttp://rp2040.localにブラウザからアクセスできるようになるはず。一応スケッチ節約のためhtmlはgzipで圧縮してスケッチの中にそのまま貼り付けてある。変換サイト便利。

結構安定して動く感じ。websocketのライブラリとかもあったのでリアルタイムでセンサーからデータを取得したりとかもできそう。
今回はDHCPからアドレスを取得できたけど、できない場合に自動プライベートアドレスにしたりとかをやってみたい。そうすればPCと直結でIP取得できないときでもmDNSで接続できるはず。

Orange Pi PCでSPI接続のLCDを使ってみた。

 Orange Pi PCでSPI接続のTFT液晶が使えるかどうか試してみることに。使用したLCDは4年前ぐらいに838円でeBayで購入したILI9341っていうLCDコントローラICを搭載した2.8インチのもの。解像度は320x240だった。おそらく秋月でも売っているMSP2807と互換かな？刻印が違うけど見た目ほぼ同じだし。

Orange Pi PCの方にはArmbian 21.08 BullseyeのCLI版を入れてある。SPI接続のTFT液晶をLinuxで使えるようにする場合、PythonとかでSPIを直接叩いてLCDに表示する方法もあるみたいなんだけど、今回はFBTFTを使用して普通のディスプレイを繋いだときと同じように使えるようにしてみた。小型TFTディスプレイ用のディスプレイドライバ的な感じなので、ドライバが読み込まれた時点からディスプレイに起動時のメッセージを表示したりもできる。

早速試してみようと思ったらなんとfbtft_deviceモジュールが入っていない…
調べてみるとfbtftは2015年から更新されておらず、GPIOの実装が変わったことにより使えなくなるので、Linux Kernel 5.4以降では削除されたらしい。

しかしながらDevice Tree Overlay経由では使えるらしい。Device Tree Overlayには最初から用意されているoverlaysとユーザーが自分で作成して使用できるuser_overlayがあるようで、今回はOrange Pi Zeroで動作確認されていたuser_overlayを改良してOrange Pi Zeroようにしてみた。

device tree overlay for small lcd
こちらのOrange Pi Zero用のdtsファイルを参考にさせてもらった。というかGPIOピンの設定とSPIの設定だけ変更するだけだった。Orange Pi ZeroはSPI1しか出てないけど、Orange Pi PCはSPI0が使えるのし。

まずはOrange Pi PCのSPIを有効にする。

sudo nano /boot/armbianEnv.txt

でArmbianの設定ファイルを開いて

overlays=spi-spidev
param_spidev_spi_bus=0

を追加する。ちなみにもうすでにoverlaysの行があったら後ろにスペースでspi-spidevを追加すればいい。(overlaysの行は2行あってはいけないので読み込みたいオーバーレイを列挙する)

あとは保存して一旦再起動。
再起動後にSPIが有効になってるか

ls /dev

で確認する。リストにspidev0.0が追加されていればSPIが有効になってる。最初にarmbian-configでSPIを有効にしたつもりが実は有効になってなくてハマったのでarmbianEnv.txtを直接編集するほうがいいかもしれない…

SPIが有効になったら次にuser_overrayの設定をする。

ili9341opizero.dtsをダウンロードしてきて、&spi1となっている2箇所を&spi0に変更する。
その編集したファイルのディレクトリで

sudo armbian-add-overlay ili9341opizero.dts

を実行する。するとoverlayファイルをコンパイルしてさらには/boot/armbianEnv.txtにuser_overlayの設定を追加してくれる。

設定が終わったのでとりあえずOrange Pi PCの電源を切る。
ILI9341な液晶をOrange Pi PCに接続する。

VCC→3.3V or 5.0V(LCDのジャンパで設定した方につなぐこと)
GND→GND
CS→PC3
RESET→PA10
DC→PA2
MOSI→PC0
SCK→PC2
LED→3.3V
MISO→PC1

LEDはバックライトなんだけど、
led-gpios = <&pio 0 6 0>;
でPA6に割り当ててfbtft側からオンオフできそうだった。しかしGPIOで直接駆動できるような電流じゃなさそうなので今回は電源に直結した。GPIOで制御するならFETとかロードスイッチ入れないとだめそう。

RESETピンとDCピンはdtsファイルを編集すれば他のピンにも割り当て可能。

LCDを繋いで電源を入れると

こんな感じでHDMIディスプレイを繋いだときみたいにそのまま使える。
GUI版を入れればそのままデスクトップが表示されるんだけど解像度が小さすぎる。フレームバッファを使用して描画できるアプリならそのまま動く。

SPIのクロックとか配線を調整すればもしかしたら動画もヌルヌル動いちゃうかな？
今回はできるだけ短い線を使用したけどこの状態だとクロック早くしすぎると表示が乱れそうである。

Device Tree Overlayはラズパイとかではそのまま用意されてるやつを使ったことがあったけど、コンパイルしてdtsファイルをdtboにしないといけないのを知らなかったりして結構ハマった…
armbian-add-overlayなんて便利なコマンドがあるのも知らなかったし。(コンパイルしてちゃんとしたフォルダに保存して読み込み設定までしてくれちゃう)

ちなみにタッチパネルはTSC2046互換のXPT2046がのってるっぽいんだけど、TSC2046の古いバージョンであるADS7846のドライバモジュールが使えるっぽい？

ラズパイでRTC-8564NBを使ってみた。

 スタンドアローンのRaspberry Pi 3B用にRX8900を使ってみてたんだけど、アップデート時にモジュールをビルドし直すのが面倒になったのでデバイスツリー対応のRTCに変更してみた。

秋月で売っているRTC-8564NBならRaspberry Pi OSではpcf8563として使えるのでOSアップデート時でも安心である。というか設定するだけで使えるのはやっぱり便利ね…
よく調べてから買うべきだった(結局VBATピンついててもダイオード必要だったし。

秋月のモジュールで500円。

そんでもってRTCとI2Cバス共用したくないので他にI2Cポート無いのかなと思ったらRaspberry Pi 4だとI2C増えてるのね…(ピンアウトはこちらがわかりやすかった。)

SPI使わないならあと3ポートも使えそう。i2c-0はPiHATのEEPROM用としてしか使わない法が良いみたいだし。

今回は3Bなのでi2c-gpioを使うことに。i2c-gpioはBit bangingによってI2Cをエミュレートできるモジュール。つまりソフトウェアI2Cが使えるっぽい。ソフトウェアなのでCPUには負荷がかかるけどRTCだけで使うなら起動時と時計合わせ時だけだしいいかな。

それよりも他のI2Cデバイスと共存させたくないのよね…

他のデバイスはi2c-1を使ってPCA9306で5Vにレベル変換してつなぎたいやつ。

i2c-gpioは自由にピン設定ができるので、Raspberry Pi 4に置き換えたときにハードウェアI2Cを使えるようにRaspberry Pi 4で言う、i2c-6(SDAがGPIO22でSCLがGPIO23)と同じピン配置にしてみた。

/boot/config.txtに sudo nano /boot/config.txtとかを使って、

dtoverlay=i2c-gpio,bus=6,i2c_gpio_sda=22,i2c_gpio_scl=23,i2c_gpio_delay_us=1

と一行追記して再起動するとi2c-6が追加されているはず。

こんな感じでi2cdetect -y 6でi2c-6ポートに繋がっているデバイスの一覧が見れる。このコマンドを実行してもすごく遅い場合はプルアップ抵抗がついてないかも。今回のi2cモジュールはデフォルトでプルアップ抵抗が無効になっていて、ハンダでジャンパするのが面倒だったのでプルアップ抵抗内蔵のi2cデバイスを試しに一緒に接続してみた。なのでデバイスが2個認識している。

とここまでソフトウェアI2CでRTCを認識させるまでは完了。ソフトウェアI2Cでデバイスツリーを使ってRTCどうやって設定するんだろうと思って探していたらi2c-rtc-gpioという便利なパラメータが存在していた。

i2c-rtc-gpioを使用すればi2c-gpioでRTCがそのまま使える。つまり一行で全部設定完了するという…

先程編集した/boot/config.txtのさっき追加した行をコメントアウトするか、削除して、

dtoverlay=i2c-rtc-gpio,pcf8563,i2c_gpio_sda=22,i2c_gpio_scl=23

とするだけ。これでRTCの設定まで完了しちゃう。RTCのSDAを22、SCLを23につないで再起動するだけ。

ls /devしてみたらi2c-11として認識するみたい。

ちゃんとi2cdetectでも認識している。UUという表示になっているのはOSでコントロールされているということなので、これでRaspberry Pi OSからはRTCとして認識されている。

あとはtimedatectlを実行してみるとちゃんとRTCが動いているのがわかる。

とりあえずこれでconfig.txtに一行追加するだけで、既存のi2cポートを使わずにGPIOにRTCをぶら下げることができた。RTC-8564NBは一応100kHzでも動くのね。

microSDが修理から帰ってきた

 まぁ修理と言っても交換なんだけど…

というわけで前回サポセンに連絡してクリックポストで送付したmicroSDが帰ってきた。在庫の関係上同じモデルだけど新しいやつに変わっていた。Evo+からEvo Plusに変更に。
読み方は同じなんだろうけど…より読みやすくしたのかな。

エコパッケージではないタイプ。

裏面を見る限り並行輸入品にありがちな海外パッケージ品？

速度も測ってみた。

一応書き込みは少し速度アップしてる模様。リードはあんまり変わらない感じ。

前回のデータはこちらを参照。

というわけで金曜日に発送して木曜日に到着したので結構サポート早い。
壊れてからしばらく放置していたけど、サポートに連絡してみるもんだなぁ…