RaspberryPiPico版のGPSNTPサーバの検討

最終更新日　2023年6月12日

※2023年1月16日　指摘を受け一部修正。補足しました。

手元の作業環境には、STM32miniShieldで構築したGPS-NTPサーバが動いています。
WindowsPCも含めLocalゾーンに接続しNTP同期が出来る機器はすべて、このGPS-NTPサーバにアクセスして時刻同期を掛けるようにしています。

現状STM32miniがRobotDyn社のサイトから購入出来ません。明確な理由も判りません。
そこで現状流通しているRaspberryPiPicoで同機能を置き換える事を検討しました。必要な機能要素は満たしていると考えています。仕様案はこちらをご覧ください

構成要素 説明・型番等 参考価格
開発環境 ArduinoIDE　ボードマネージャ：earlephilhower版　※MBED版ではない \0
ターゲットボード Wiznet社　W5100S-EVB-Pico \1228
Wiznet社　W5500-EVB-Pico $12.50 税込￥1,828
シールド Seeed社　Grove Shield for Pi Pico v1.0 \540
Groveケーブル Seeed Studio 開発キットアクセサリ Groveシステム用 110990038 \500
GPSモジュール NikoMaku AS-J2　相当 \1380
M5STACK-GPS-UNIT $11.95 \1,969
7segLED-4桁（TM1637） RobotDynのモノ推奨 \500
ハウジング タカチ工業　EX8-4-12 \2849
φ3.5プラグジャック MJ-074N　https://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-09630/ \65
USBマイクロレセプタクル AE-USBmB-PNL　https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-13272/ \250

ブラウザからhttp://192.168.0.ｘ/にアクセスするとメニュー画面を表示します。

メニュー1をクリックすることで、設定情報の確認と変更が出来ます。
情報はEEPROM機能に保存します。※Arduino-picoではフラッシュメモリをEEPROM機能として代用しています。

RP2040のフラッシュメモリサイズは2MB〜16MBとなっており、16MB積んでいた場合、64kから15MBまでで構成可能となっています。
EEPROMの領域は末端のアドレスに割り当て256B〜4kBです。
この仕組みはスケッチの更新でEEPROMが初期化されてしまい、都合良いとはいえません

 
|---------------------|-------------|----|
^                     ^             ^
Sketch                File system   EEPROM

メニュー2をクリックすると最新取得のGPSセンテンスを表示します。
Arduino-picoではメモリをそれなりに確保出来るので１パケット相当分のバッファを一気に書き出して表示速度を確保したいです。

W5100S-EVB-Picoが未入手のため　W5500＋RiPicoでの動作確認となります。
W5100S-EVB-Picoの回路図から配線は以下のようになります。

PicoのSPI0を利用してNICと接続するのですが、Picoを扱いやすくするためにGroveShieldを利用するとSPI0でも配線pinアサインがW5100S-EVB-Picoとは異なります。また、ライブラリの初期pinアサインとも食い違うためpinアサインの再設定は必須となります。

W5100S-EVB-Picoの後継機であるW5500-EVB-Picoが存在します。信号アサインはW5100S-EVB-Picoからの変更は無いようです。W5500を使うメリットは多いです。「RUN」ボタンによるリセットが可能です。

GPSユニットはM5StackのGPSユニット [U032]に容易に交換出来ます。ただ、U032はGLONASSのセンテンスコードになる点の注意が必要です。参照サイト

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