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Raspberry Pi せっかくあるので、一応作りたい目標をもっていろいろ試してみてる。現時点での思惑を書いておく。

概要

無線機の周辺を拡張して、PCと連携しやすくしたり便利にしたり、というのが目的。具体的には

  • 無線機の Wi-Fi 化
    • API サーバになってLAN内のコンピュータから無線機の情報を取得・設定する
  • アンテナ切替情報の取得・設定
  • そのたもろもろ

全体

  • Raspberry Pi
    • I2C バス
      • アンテナ切替コントローラー (AVR)
      • センサー計 (温度など)
    • シリアルポート
      • 無線機コントロール (RS-232C 変換)
  • WebSocket サーバー
    • 周辺機器の中央集権サーバー
      • 無線機コントローラー
      • アンテナ情報
      • センサーなど

ある程度拡張性を持たせつつこれらを収めたい。無線機の近くで使うので、ある程度ノイズ対策が必要かもしれない。

ブロックごとの設計

電源部
  • アンテナ切り替えリレー用に 12V (最大 400mA 程度) が必要
  • Raspberry Pi が 5V 700mA が必要
  • ほか周辺機器分はそんなに食うものがないので、かなり余裕を持っても 5V 500mA ぐらいあればよさそう
    • Raspberry Pi の GPIO が 3.3V で接続機器もあわせたいので 3.3V も必要

12V が必要なので、ACアダプタとして 12V を使い、降圧して 5V, 3.3V を作りたい。

  • 12V 500mA (6W)
  • 5V 1A (5W)
  • 3.3V 500mA (1.65W)

ぐらい確保できたら十分そう。PC用の電源だと、100Vから直接これらの電圧を全部調達できるけど、コストはともかくオーバースペックでデカすぎる。

12V 2A ぐらいのACアダプタ (24W) から 5V はスイッチングである程度高容量を高効率でとりだして、3.3V は 5V からリニアレギュレーターで安定化させる感じにする。

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-02038/

5V 3A のスイッチングDC/DCコンバーターで、変換効率は最低でも73%。

  • アダプタ: 12V 2A
    • 12V 500mA
    • 12V 1.5A (18W) -> 5V 2.6A (18 * 0.73 = 13.14W)
      • 5V 1A
      • 3.3V 500mA を 5V からリニアレギュレーターで作ろうとすると、電圧差はそのまま熱になるので ( (5 - 3.3) * 0.5 = 0.85W が無駄になる)、単に 5V 500mA を消費すると考えることができる。
アンテナ切替コントローラー

ATmega168P をつかって実装。TWI (I2C) がついてるので簡単。内蔵8 M クロックで動作させて、アンテナのリレーのコントールをI2C経由及びボタンで行い、LED でどのアンテナが有効かを表示する。

リレーは2〜6つほどを同時に駆動する必要があり、この時最大で 400mA ほど流れる。かなり余裕があり、3.3V でも十分スイッチできるパワーMOS-FET でスイッチングする。

電源は I2C を Raspberry Pi と直接繋げたいので 3.3V 供給

センサー類

基本的に I2C 対応、3.3V 品なので、そのままバスに繋ぐだけ。ごちゃごちゃやりたいのでブレッドボードを内蔵してそこに差す

RS-232 変換

無線機とのインターフェイスのために RS-232 変換をする。

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特筆するほど難しいことはないけど書いておく。基本的に dd を使う方法が最速だと思うけど、dd コマンドはうっかり使うと死ぬ感じなので、こういうことは GUI で行いたい。なので、ディスクユーティリティを使用してバックアップを作る。

SD カードをさしこむとディスクユーティリティにでてくるので、各パーティションをアンマウントして (boot だけ自動でマウントされるはず)、カード (この例では 32.02GB APPLE SD Card...) を選択して、ツールバーの「新規イメージ」を選択する。

新規イメージでは、デフォルトで「圧縮」が選択されているはずなので、そのまま適当なディレクトリに保存する。

するとコピーがはじまる。基本、SDカードそのものの読み出し速度に律速される。手元のカード (Class 10) の場合、25MB/sec ぐらいで読み出されて、圧縮で 8〜16MB/sec で書き込みがある。32GB だと、32 * 1024 / 25 / 60 で、22分ほどかかる。最終的に 18GB になった。

Mac では Linux で使われる extN には対応していないので、Raspberry Pi の ext4 のパーティションはマウントできない。コピー中、パーティションのタイプ自体は認識されているけど、ext2 として認識されている。

圧縮された .dmg ができるので、復元 (あるいはクローン) もディスクユーティリティを使う必要がある (Mac 上でマウントして復元、または hdiutil convert してから)。dd + gzip だとどこの環境でも簡単に復元可能なので、どっちもどっちかなという感じ。

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追記:最近別のアダプタに変えました 500 Can't connect to lowreal.net:443 (certificate verify failed)

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3.0 / 5.0

アダプタは WLI-UC-GNM というやつをつけているんだけれど、ping が平均 100ms ぐらい (1ms〜250ms ばらつきがある) で、速度も 300kB/sec (2.4Mbps) ぐらいしかでない状態だった。

SSH して作業をしているので、ちょいちょいひっかかってストレスがかかるのと、奇妙な感じなので直したくていろいろ調べていたけど、ようやく解決したので記録しておく。

解決法

先に解決方法を書くと、/etc/network/interfaces に以下を書けばいいだけだった。

wireless-power off 

経緯

いろいろググってみると、ドライバに対してオプションをわたしたりとかしている例がでてくるけど、別のチップの話なのでそのまま適用できない感じだった。ただ、パワーマネジメントまわりでよくないことが起こることがある、みたいなのはこの時点で頭に入った。

iwconfig の出力を眺めると、以下のように Power Management:on になっていた。なので、iwconfig 側から Power Management を off にできないか調べたら解決方法にあるようなオプションがあることがわかった。

$ iwconfig
wlan0     IEEE 802.11bgn  ESSID:"SNEG"  
          Mode:Managed  Frequency:2.462 GHz  Access Point: XX:XX:XX:XX:AE:CE   
          Bit Rate=43.3 Mb/s   Tx-Power=20 dBm   
          Retry  long limit:7   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Power Management:on
          Link Quality=63/70  Signal level=-47 dBm  
          Rx invalid nwid:0  Rx invalid crypt:0  Rx invalid frag:0
          Tx excessive retries:0  Invalid misc:41   Missed beacon:0

lo        no wireless extensions.

eth0      no wireless extensions.

オプションを適用させると、Power Management:off になり、ping は平均36ms程度まで、速度は 3MB/sec (24Mbps) まで改善した。数msぐらいまで短かくてもいいと思うけど、だいぶ改善してストレスが減ったのでとりあえずよしとする。

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  3. Raspberry Pi + Wi-Fi アダプタが異常に遅い問題を解決
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