NMEA2000のデーター(PGN)の送受信ができるのでPCでチャートプロッターが構築できます。
NMEA2000の機器をPCと連携させたい時のツールになります。
“NMEA2000 to/from USB Gateway”(以下,”N2K USB GW”)は、
パーソナルコンピュータ（PC)を使用してNMEA2000バス上のNMEA2000デバイスとインターフェースする機能(Gateway)を提供します。
NMEA2000はNational Marine Electronics Association(NMEA)による独自の規格です。
NMEAのライセンスおよび認証プロセスは、オープンソース開発とは基本的に互換性がありません。
”N2K USB GW”はNMEAによって認証されておらず、今後もNMEAによって認証されません。
基本のソフトは
セイラーでプログラマーのTimo Lappalainen氏のGithubで公開されているライブラリーを使用しています。
”N2K USB GW” は
NMEA2000と電気的に互換性がある事とNMEA2000通信プロトコルと互換性があることは確認されています。
使用例（デモ）ではWindows11およびMacOS Sonoma_14.0とMacOS_MountainLion_10.8.5上のVMware-Window7で動作確認が取れています。
使用例（デモ）で使用したソフトはすべて無償で公開されていてダウンロードができます。
ダウンロードは1〜4のキーワードで検索してください。
1:NMEA Simulatorは
NMEA互換ライブラリーを開発したTimo Lappalainen氏によるもので無償で逐次バージョンアップされています。
2:OpenCPN(Open Chart Plotter Navigator)は
航行中や計画ツールとして利用できる簡潔なチャートプロッタとナビゲーションソフトウェアを開発しているフリーソフトウェアプロジェクトです。
現役のセイラーのチームによって、プログラムのテストや改良のために現実世界の条件を利用しながら開発されています。
多様なチャートフォーマットをサポートしており、GPSトラッキングなども可能となってます。
様々な計器類がプラグインとして用意されており市販のMFD（Multi Function Display)の機能を再現できます。
3:NMEA Readerは
英国のActisense社が自社の機器(NGT-1)のために開発したツールで無償で配布されています。
”N2K USB GW”はActisense NGT-1の代替品として使用できます。
4:SignalKは
海洋で使用するための最新のオープン データ形式です。
JSON、WebSocket、HTTP などの標準 Web テクノロジーに基づいて構築されています。
”N2K USB GW”のCANバスは電気的に絶縁されていますのでPC接続によるグランドループは形成されません。
グランドループがあると不規則にノイズの影響を受けやすくなります。
CANバスで最も重要なことはターミネーションです。日本語では終端抵抗と言います。
規格ではバックボーンケーブルの両端を120Ωで終端することになっています。
確認方法：通電しない状態でテスターでCAN high-CAN low間の抵抗値を測る
→120Ωを並列接続している事になるので60Ωが正解です。
”N2K USB GW”にはフイルター付きのスプリットターミネーションが実装されていますので
敷設してあるバックボーンケーブルのどちらか片側のターミネーションを本機に置き換えるだけで動作します。
画像１： ”NMEA2000 to/from USB Gateway”の外観
USBケーブルは約1.4m
ケーブルは網線とアルミフォイルによる二重シールドです。
画像２：ESP32 miniを採用しています。USBチップはCP210xです。
環境によってはドライバーを要求されるかもしれません。Silicon Labsからダウンロードできます。
画像３：通信状態を表示するOLED
CAN Busから電源が供給されると絶縁型のトランシーバが動作して "CAN: RUNNING"表示になります。
ドロップケーブルが接続されていない、接続されていても12V電源が供給されていないときは
表示全体がフラッシングし"CAN: BUS-OFF” 表示になります。
Red LED : Power
Blue LED Flashing : ESP32 Running.Blue LED Off : ESP32 Reset
Up time : Running time(Second) Rx : Recievepacket/sec.Tx : Transmitpacket/sec
画像４：デモ試験風景
画像５：デモ試験のブロック図：終端抵抗の関係で試験時は送信用と受信用に2台のみ接続しています。
画像６：Windows11にインストールしたNMEA SimulatorでNMEA_PGNを送信
船舶に必要なほとんどのPGNを設定して送信できます。説明しきれませんので実際に操作してみてください。
画像７：M1-MacMiniにインストールしたopenCPNでNMEA Simulatorのデーターを受信表示
画像８：Windows7にインストールしたActisense NMEA Readerでデーターを受信表示
PGNの内容を理解しやすい形で表示してくれますので解析にはとても重宝します。
これも説明しきれませんので実際に表示させて肌で感じてみてください。
画像９：OpenPlotter
の
中にはOpenCPNとSignalKがあります。SignalKの中にもチャートプロッターがあります。Freeboardで当然ながらこれもNMEA Simulatorのデーターを受信表示できています。
NMEA Simulatorに小網代湾の緯度経度をコピペで入力し伊東港に向けて走らせました？
計器類は９０種類以上用意されていて画像は一部のみ表示させています。
画像１０：CAN Interface PCBはM12コネクターに直付けです。
CAN BUSの終端はスプリット
・
ターミネーションでESDの保護素子とコモンモードトランスを実装しています。U3は実装されていません。
まずはFreeWareのNMEA SimulatorとNMEA Readerをダウンロードしてください。(Windowsのみ）
Windows PC内部でUSB接続できる仮想シリアルドライバーcomOcomを使えばPCのみのスタンドアローンで構築できます。
ReaderではSimulatorから送られてきたNMEA2000のPGNの内容が表示できますので秋の夜長は自宅で雰囲気を味わってみてください。
その後、Raspberry Pi4またはノートブックにSignal K等をインストールして船で実践したい衝動に駆られた時には
ご検討をお願いいたします。
Von Voyage
（2023年 11月 19日 15時 56分 追加）
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