内部の構造について少し詳細に示したのが左の図です。 計測器は耐候性のあるケースに収められており、マイコンがそれぞれのハードウェアを制御しつつデータをSDカードへ保存する様子を表しています。 バッテリーは通常はケース内部の物を使用しますが、室内での長時間実験に配慮して外部電源に接続できるようにしています。

この測定器のプログラムの更新を行うための開発環境について紹介します。プログラムの開発に使用するのはベストテクノロジーよりダウンロードできる「GCC Developer Lite」です。 私が使用しているのはver1.9.1.9です。プログラムの更新に必要なものは計測器本体のほかにはこのソフトウェアと、計測器とパソコンをつなぐケーブルです。 プログラムの書き込みはSCI(シリアルコミュニケーションインターフェース）を通して行われるので測定器に実装されているシリアルインターフェースICの電源を入れておかねばなりません。 右写真にIC用の電源スイッチを示します。このスイッチの操作は指ではなく絶対に細目のピンセットを用いるようにしてください。 一度自分自身で指を用いてやったことがありましたが、スイッチが基板から取れそうになるなど危険でした。 プログラムの書き込みが終わったら、電池の消耗を抑えるためにこのスイッチはOFFにしてください。どっちにスライドするとONになるかは私も忘れました。 電流計に繋いだまま操作するとスイッチが入ったかどうかが分かりやすいですが・・・。

今まで、回路はコマンドに対して応答するのにGPSのデータがおかしい、GPSが受信できないということが何度もありました。 考えられる原因は次のように複数あります。

• 要因その1　GPS受信機と回路をつなぐコネクタが緩んでいる
• 要因その2　GPS衛星を捕捉できない（室内環境では衛星の電波を受信できない）
• 要因その3　GPS受信機の内部設定が必要なセンテンスを出力していない。

センテンスとは、GPS受信機が出力する、情報の種類によって分類されるデータの集合体の事。例えば、速度ベクトル情報、時刻・測位情報、誤差情報などがある。

• 要因その4　マイコンのプログラムミス

これらの内、どれが原因か特定するには、次のようにします

1. パソコンでTera Term Proなどのシリアル通信ができるソフトを使って、マイコンに"transfer"コマンドを送信、実行します。

これを実行して、GPSの測位情報が画面に表示されない場合、または出力さているセンテンスが「$GPGGA」と「$PGRMF」で始まるもの以外だった場合は3.に進んでください。 以下のように表示されているならば、正常です。1秒ごとにパラパラとデータを受信して、表示するはずです。 図では途中で測位に成功している様子を示しています（初めは測位衛星数が0ですが途中からいきなり5になっています。このまま放って置けば測位衛星数が最大12まで増えるはずです）。

$GPGGA,120724,3228.5577,N,13036.3849,E,0,00,,,M,,M,,*55 $PGRMF,,,030807,120724,,3228.5577,N,13036.3849,E,A,0,,,,*2C $GPGGA,120725,3228.5577,N,13036.3849,E,0,00,,,M,,M,,*54 $PGRMF,,,030807,120725,,3228.5577,N,13036.3849,E,A,0,,,,*2D $GPGGA,120726,3228.5595,N,13036.3831,E,0,00,,,M,,M,,*54 $PGRMF,,,030807,120726,,3228.5595,N,13036.3831,E,A,0,,,,*2D $GPGGA,120727,3228.5591,N,13036.3830,E,1,05,2.2,46.9,M,28.4,M,,*7F $PGRMF,414,475661,030807,120727,14,3228.5591,N,13036.3830,E,A,2,0,0,6,4*1A $GPGGA,120728,3228.5592,N,13036.3833,E,1,05,2.2,39.4,M,28.4,M,,*75 $PGRMF,414,475662,030807,120728,14,3228.5592,N,13036.3833,E,A,2,1,141,6,4*13 $GPGGA,120729,3228.5596,N,13036.3836,E,1,05,2.2,38.4,M,28.4,M,,*74 $PGRMF,414,475663,030807,120729,14,3228.5596,N,13036.3836,E,A,2,1,321,6,4*16



2. GPS受信機と基盤をつなぐ配線が接触不良を起こしていることが考えられるので、指で少し押すなどしてやる。これでだめなら3.へ進む。
3. マイコンに"sentence"コマンドを送信・実行し、GPS受信機が出力するセンテンスの種類を設定しなおします。本当は、GPS受信機は設定内容を電源を切っても覚えているはずですが時々忘れてしまうのです。。

まず確認してほしいものは電源スイッチです。基板上にある、スライドスイッチをいじってみてください。GPS温度計2号機には、電池ボックスにもスイッチがあるのでこちらもONでなければいけません。
次に、バッテリー電圧をチェックしてください。バッテリー残量があまりにも少ないと回路が起動しません。2号機では3.9V以上、3号機以降では5.4V以上あることを確認してください。

これでもだめな時は、バッテリーからの電線が切れている可能性があります。テスターを使って回路の電圧を計測するとすぐに分かります

図　基板上のスイッチ　矢印方向がON （回路は最終形態と外見が少し違いますが、スイッチは同じです）

H20年5月25日現在、2号機は写真に示すような単4電池駆動品となっています。 3号機以降では鉛蓄電池を使用しています。回路上の違いはこれだけですが、それによって電池の保護電圧が異なっています。 2号機の保護電圧は、GPS受信機が動作する限界電源電圧である3.8～3.9V程度ですが、3号機以降は鉛蓄電池の放電保護のため5.4Vとなっています。 というのも、鉛蓄電池は放電しきってしまうと充電ができなくなってしまうためです。

図　2号機の写真 3Dプリンタで専用ケースを作成してその中に収めました。

SDカードへ保存したデータを読み込みます read -gコマンドと違う点は、SDカードから読み込んだデータをそのまま送信する点です。これによって、SDカードに書き込まれた状況がより詳しく分かります。 SDカードへ書き込まれるデータのフォーマットに関しては、管理者の特別研究論文に詳しく掲載していますので、そちらをとりあえず参照してください。

SDカードへ保存したデータを読み込みます。 ターミナルソフト側でログを残すように設定していると、保存されるテキストデータがCSVファイル形式になるので、欲しい部分だけ後で切り取りしてやるとExcelなどのソフトで処理しやすくなっています。

図　read -gコマンドを実行した画面 実行後、ページ番号かファイル番号の指定を行ってからファイルの読み込みと出力が行われます。

観測を開始します。気温センサを使った気温計測には外部A/Dコンバータを使用し、単発A/D変換を使用します。

コマンド一覧を表示します。簡単な解説も載ってます。

GPS受信機のテストを行います。出力形式は文字処理されたものです。観測に必要なデータをここで表示します。もし、表示がおかしい場合はtransferコマンドを実行してみてください。

GPS受信機のテストとA/D変換のテストを行い、その結果を出力します。温度計の校正に便利です。

A/D変換のテストを行います。マイコン内臓のA/Dコンバータと外部ADコンバータ（22bit　Δ-Σ型　A/D変換IC）のいずれかについて単発A/D変換テストを行います。 このモードで、バッテリ電圧測定や気温測定を行うことができます。

GPS受信機の出力するセンテンスの設定を行います。

バッテリー電圧の推定値（誤差0.2V位）を表示します。

GPS受信機が出力しているデータをマイコンがリレーしてパソコンへ送信するモードです。GPS受信機の出力情報をそのまま観察することができます。

SDカードへ保存したファイルの数やファイルの大きさを表示します。

SDカードへ保存したファイルの削除や新しいSDカードのフォーマットを行います。

マイコンのsleepモード（省電力モード）のテストです。 初めはNMI割り込み復帰モード、次はRTC（リアルタイムクロック）による復帰を行うモードです。 メンテナンス以外に使用しないでください。 一度このモードに入ったら、リセットボタンを押すか、電源を入れ直さないと復帰しません。

外部ADコンバータ（22bit　Δ-Σ型　A/D変換IC）の連続A/D変換テストを行います。

テスト用隠しコマンドその1。外部ADコンバータ（22bit　Δ-Σ型　A/D変換IC）の連続A/D変換，インターバル動作テストを行います。 40回連続でA/D変換を行った後に一旦ADコンバータの電源を入れなおし、再度連続変換を行うというのを繰り返すモードです。 実際の計測では、時間節約のためにA/D変換を1回しかやりませんが、その変換値は連続変換値の平均に比べると低く出る傾向があります。 そこで、どんな特性があるのかを確認する意味でこの隠しコマンドを設けています。

テスト用隠しコマンドその2。マイコンのsleepモード（省電力モード）のテストです。一度このモードに入ったら、 リセットボタンを押すか、電源を入れなおすか、パソコンからシリアルで任意の文字を送信しないと復帰しません。