アプリ「ひまわりサーキット」専用
GPS受信機 組み立て手順書

ラップタイムは、スマートフォンの内蔵GPSのままで十分です。 自作GPSで変わるのは、走行ラインとGの細かさです。

内蔵GPSは、iPhoneもAndroidも毎秒1回しか測位しません。 時速100kmで走ると、測位と測位の間に車は28m進みます。 その28mをどう走ったかは残りません。 コーナーは数本の直線をつないだ形になり、そこで掛かっていたGもならされます。

毎秒25回測位するGPS受信機を外付けすれば、同じ区間で車が進む距離は1.1mまで縮みます。 走った弧も、そこで掛かっていたGも、そのまま残ります。

差は走行ラインにそのまま出ます。下は同じコーナーを記録したものです。

部品は4点です。アンテナも六角レンチも本体に付属します。 下の価格はあくまで参考です。

C3U Mateに付属のピンヘッダをはんだ付けして、GNSSモジュールのM-Busコネクタから6本つなぎます。

GNSS側の基板には番号が印字されています。数えるのではなく、印字された番号で合わせてください。 奇数側は GND が3つ続くので、数え始めを間違えやすい並びです。

DIPスイッチ

基板の左から RX ・ TX ・ PS の3つ。ONは上側です。

ケースに入れる

タカチ SW-100B にGNSSモジュール（54 × 54mm）とStampを並べて収まります。実機で確認済みです。 穴あけが2か所（アンテナのケーブルとUSB-C）要ります。ABSなのでピンバイスやリーマーで開けられます。 これとは別に、下のスペーサーを留める穴も開けます。

GNSSモジュールは六角スペーサーでケースの底にネジ止めします。 取り付け穴は M2 です。 スペーサーとネジは別に購入してください（上のほかに要るものにリンクがあります）。 部品面を下に向けて留めるので、部品がケースの底に当たらない高さのものを選びます。

Stampは両面テープでケースの底に貼ります。

書き込むプログラムは、GNSSモジュールから毎秒25回の測位とGを受け取り、 ひまわりサーキットが読める形にしてBluetoothで送るものです。 測位レートなどGNSSモジュール側の設定も、起動のたびにこのプログラムが送ります。

1. Arduino IDE を入れる

arduino.cc から Arduino IDE 2.x を落とします。

Windows

1. 「Windows」のインストーラー（.exe）を落とす
2. 実行して、そのまま進める
3. 途中でドライバのインストールを聞かれたら許可する

Mac

1. Apple Silicon か Intel かを選ぶ。 分からなければ、画面左上のリンゴマーク >「このMacについて」で確認する
2. .dmg を開いて、Arduino IDE を「アプリケーション」へドラッグする
3. 初回起動で「開発元を確認できません」と出たら、 アプリを右クリック（control＋クリック）して「開く」を選び、もう一度「開く」を押す

2. ボードマネージャにURLを足す

設定画面を開いて、「追加のボードマネージャのURL」に次の1行を貼ります。

https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json

3. esp32 の 3.2.1 を入れる

1. ツール > ボード > ボードマネージャ（左端のアイコンからも開けます）
2. 「esp32」で検索し、esp32 by Espressif Systems を見つける
3. バージョンのプルダウンから 3.2.1 を選ぶ
4. インストールを押す

1GB近く落ちるので、回線によっては数分から十数分かかります。 既定で選ばれているのは最新版なので、必ずプルダウンを開いて選び直してください。

4. ライブラリを入れる

Gを読むためのライブラリを1つ入れます。これが無いと書き込みのときにエラーで止まります。

1. ツール > ライブラリを管理（左端のアイコンからも開けます）
2. 「BMI270」で検索し、SparkFun BMI270 Arduino Library を見つける
3. インストールを押す

ほかに必要なものがあれば、Arduino IDE が「一緒に入れますか」と聞いてくるので、 すべてインストールを選んでください。

5. ボードを設定する

ほかの項目は既定のままで動きます。USB CDC On Boot を忘れるとログが出ません。

6. ファームを書き込む

プログラム本体をここから落とします。

HimawariGPS.zip をダウンロード

このプログラムは MIT ライセンスです（zip の中の LICENSE）。改造も再配布も自由にどうぞ。 1つ前で入れたライブラリは同梱していません。SparkFun BMI270 Arduino Library は SparkFun の表記、 その中の Bosch BMI270 Sensor API は BSD-3-Clause、esp32 Arduino core は LGPL-2.1 と Apache-2.0 です。

1. 落とした HimawariGPS.zip をダブルクリックして展開する
2. 出てきた HimawariGPS フォルダの中の HimawariGPS.ino をダブルクリックして、Arduino IDE で開く
3. USB-Cケーブル（データ通信対応のもの）でStampを繋ぐ

続いて、つないだStampのポートを選びます。

あとは左上の→（書き込み）を押すだけです。

1. 書き込みが終わったら、USB-Cは繋いだままにする
2. Arduino IDE の ツール > シリアルモニタを開く （Windows: Ctrl＋Shift＋M / Mac: ⌘＋Shift＋M）
3. 画面の下に出たシリアルモニタの右上の数字を 115200 baud に変える。 既定は 9600 で、そのままだと文字化けします
4. 何も出ていなければ、USB-Cを一度抜いて挿し直す（下のログは起動のときだけ出ます）

Himawari GPS 起動 / GNSS 38400 bps / RX=5 TX=6
[CFG] GNSS へ設定を送る
[CFG]   NMEA を停止（GGA/GLL/GSA/GSV/RMC/VTG）
[CFG]   UBX-NAV-PVT を有効化
[CFG]   測位レート 40 ms を指示
[CFG] 実測 25.5 Hz（期待 25 Hz）: OK
[BLE] "Himawari GPS 0548C8" として広告開始
[GNSS] 25 Hz（測位 25 / 衛星 10 / fixType 3） / BLE 未接続
       IMU: 生 X +0.060 Y -0.005 Z -1.001 / 送る 前 -0.005 左 +0.060 上 +1.001 g

見るところ

• 25 Hz と出ていれば、GNSSとの配線は正解です
• 測位 25 が0のままなら、まだ衛星を掴んでいません
• IMU の行が出ていれば、I2Cの2本も正しく繋がっています
• 名前の末尾6桁は機体ごとに違います。上のログの 0548C8 は一例です
• 上は要点だけの抜き書きです。ほかに [I2C] と [IMU] の行も出ます

1. ひまわりサーキットの設定を開く
2. 外部GPSの登録画面でスキャンする
3. 一覧に出た Himawari GPS で始まるGPS受信機を選んで登録する
4. 登録したGPS受信機のスイッチをONにする

取り付け

• 本体は助手席の足元など、なるべく平坦で固定できるところに置きます。 グローブボックスの中は床が傾いていることがあります
• アンテナだけダッシュボードの上など、空が見える場所に出します
• わずかな傾きは問題ありません。停車中に傾きぶんをアプリが測って引きます

電源

USBで給電します。消費は70mA程度なので、5000mAhのモバイルバッテリーで30時間以上もちます。 シガーソケットからのUSBでも構いません。夏の車内は60〜70℃になるので、 モバイルバッテリーは車内に置いたままにしないでください。

走り出す前に