【IoT-Tech Meetup #8】Arduino UNO R4 Minima で LTE-M Shield for Arduinoを使ってみたよ

2024年1月16日開催『IoT-Tech Meetup 第8回【Arduino UNO R4 深掘り会】』で、ソラコム服部(masa)が発表した資料です。

Transcript

1. Arduino UNO R4 Minima で LTE-M Shield for Arduinoを使ってみたよ Jan. 16, 2024 IoT-Tech Meetup Vol.8 株式会社ソラコム ソリューションアーキテクト masa - 服部 政洋 #8-4
2. 自己紹介 株式会社ソラコム / ソリューションアーキテクト masa - 服部 政洋 (はっとり まさひろ) 経歴: • ハードウェアベンダーでスパコンや記憶装置の ソリューション開発やパートナービジネスの技術支援 • 外資系クラウドの技術営業チームで幅広い業種のお客様の 初めてのクラウド導入をご支援 • 外資系SaaSスタートアップ企業の日本法人立ち上げメンバー 国内の多様なお客様のクラウドシステムの運用支援
3. Arduino に LTE-M 通信を LTE-M Shield for Arduino ✔ Arduino Uno ピン互換のLTE-M Shield ✔ Quectel BG96 搭載、UART&AT コマンド操作 ✔ 対応 SORACOM Air サブスクリプション plan-D (NTTドコモ回線)、plan-KM1(KDDI回線) 7,128円 (税込、送料別) アンテナ、1500円分 SORACOM クーポン付き SORACOM IoT ストアで 1つから購入可能！ https://soracom.jp/store
4. 携帯キャリアの運営するセルラーネットワークを用い たLPWA規格の1つ。既存のLTE基地局をベースに全国 エリアをカバーしているため、広域で省電力なセルラ ー通信を実現可能。 Cat.M1 LTE-M (Cat.M1)とは?
5. セルラーLPWA比較(Cat.1, Cat.M1, NB-IoT) Cat.1 Cat.M1 NB-IoT 3GPP Release 8 Release 13 Release 13 データレート 10/5Mbps (DL/UL) 0.8/1Mbps(DL/UL) 26/62kbps(DL/UL) アンテナ 1本 1本 1本 PSM - 〇 〇 eDRX 一部機種で対応 最大43分 最大2.91時間 リンクバジェット LTE同等 +15dB +20dB モビリティ 〇 〇 × モデム価格 やや安い 安い 安い
6. Arduino に LTE-M 通信を LTE-M Shield for Arduino ソラコムがご用意しているドキュメント • SORACOM Users (公式のユーザー向けwebドキュメント) LTE-M Shield for Arduino の初期設定と接続確認をする • GitHub リポジトリ (スケッチのサンプル集) soracom-labs/arduino-dragino-unified ◦ connectivity_diagnostics_for_lte_m_shield 初回セットアップ時に実行頂くとトラブルシュートがスムーズ ◦ send_uptime_with_soracom センサー無しでとりあえずソラコムへのデータ送信を試す用 ◦ send_temp_and_humi_with_soracom 定番の温湿度センサー(DHT20)を使って温湿度管理 …etc まずはコレ！
7. さぁやるぞ！
8. あれ...? 最初の AT コマンドのテストすら通っていない模様 -> 通信モジュールと正しく通信できていない?
9. こういうときは物理層からチェック① • シールドのピンは折れてない。正しく刺さってる(はず) • そもそもR3とR4でシールドのコンパチ(互換性)は？ Arduino UNO R4 Shield Compatibility -> どうやら、サードパーティのシールドで互換性があるものが半分 • R3とR4でピンアサインの変更の影響があるのかも？ • LTE-M シールド のピンアサインは？ IoT Shield.v1.2 SCH.pdf -> このシールドは、RXにD10ピン、TXにD11ピンを使用する
10. こういうときは物理層からチェック② • R4 で RXにD10ピン、TXにD11ピンが使えるか？ ソフトウェアシリアルに何か制約がある...？ -> Issue を発見 SoftwareSerial (FAIL) · Issue #3 · arduino/uno-r4-library-compatibility · GitHub • LTE-M シールドがRXで使う D10ピンが R4では RXに利用できなくなってた！ 参考：https://github.com/arduino/ArduinoCore- renesas/blob/main/libraries/SoftwareSerial/examples/SerialEcho/SerialEcho.ino
11. 正確には... (ルネサスさんに教えてもらいました！) • LTE-M Shield for Arduino は RXにD10ピン、TXにD11ピンを使用 • Arduino UNO R4 Minima の D10/D11ピンは、ソフトウェアシリアル ソフトウェアシリアルでシリアル通信を受信(RX)する際 外部割り込み要求(IRQ) が発生し、DMAでピンの状態を読み込みます D10ピン は IRQ が割当たっていないので RX に使用できません。 じゃあD10ピンは使用せず、シールドのRXにバイパスや！
12. これでいけそう！(D3からバイパス)
13. ジャンパーワイヤをご用意ください ジャンパーワイヤ(オス-メス) ジャンパーピン 外す オス-D3ピン メス-BC95_TX 2ピン (右側)
14. いけた！
15. SORACOM にデータ転送もできた！
16. まとめ
17. ソラコムでのサポート可否について ここまでご紹介をしたものの、、Arduino UNO R4 は LTE-M Shield for Arduino のサポート対象外です。 Arduino UNO R3 や ATmega328P系のR3互換機での ご利用を想定しサポート対象としております。
18. 接続診断用スケッチとして是非ご参考に！ ブログ記事はこちら (注) AT+Q*** なコマンドは Quectel社製 通信モジュー ルBG96 の拡張 AT コマンドのため、他社のモジュール ご利用時は他のコマンドの利用を検討ください。 -> モデムのID(IMEI)を参照 -> SIMのID(IMSI)を参照 -> SIMの状態を参照... -> 接続状態の確認 -> 電波強度の確認 -> キャリアの確認...
19. 世界中のヒトとモノをつなげ 共鳴する社会へ