RS-232 TTL 変換をフォトカプラでやる。

グラウンドを分離したいと、ノイズ相互の流入を防ぎたいのでRS-232変換を専用ドライバーICではなく、フォトカプラで行うようにした。無線機側とグラウンドを共通にするとインターフェアがでやすいらしい。

面倒な点は、RS-232 側の両電源を別に用意しなくてはならないところだけど、ググってみるとRTSにきてる電圧と RX の電圧をうまいこと利用している例があったので、それに従うことにした。一応RTS CTSをショートさせて電圧を計ってできそうなことを確かめた。

回路

これのコピーです

RS-232 が正負電圧で論理表現をするのでそこが面倒なところ、正電圧はRTSできてるのでいいけど、負電源をとれるピンはないので、TXのアイドル (負電圧がかかってる) を使ってる。47uFの電解コンデンサは電源を安定させるためについてる。

TX のアイドル時にコンデンサに電荷をためといて、RX が正じゃないときはダイオードを通じて RX のレベルを負に保つようになっている。コンデンサの前に 680Ω の抵抗がついているのは正のときにおかしくならないようにかな……

あとは電圧をクリップするダイオードがついていたり、フォトカプラのスペックにあわせるための抵抗がついてたり。

RS-232とTTLは論理が逆だけど、フォトカプラがオープンコレクタなので自動で反転して丁度いい。

手元で試した限りだと、ボーレート 19200 でもうまくうごいた。

挙動を確認する

その後オシロスコープを買ったので再度挙動を確認してみた。

これは Linux → Rig 方向のもの。この方向の負電圧は 47uF に蓄えられているものが使われる (と思う) ので、連続して送信を行うと、だんだん電圧レベルがさがってしまう。最後のほうは 3V 未満になってしまっているので、RS-232 レベル的には動かない。

200uF にすると、だいぶマシになる。適切なのを選択する必要がありそう。

ハマったところ

ハマったのは、USB シリアル変換ケーブルと、無線機のRX TXの配線が逆な点だった。これは普通にドライバーIC使ったときもハマったので比較的すぐ抜けれたけど、毎回ハマる…

あとはTTLレベルのRXをRS232ドライバICに面倒くさがって繋がったままやってたら動かなかったのもハマった (電源が入ったままだったので GND に落ちていたっぽい)。変なことしないほうがよい

あと、もっと簡略化した回路(TXとRXを繋ぐ部分、負電源部分を削除したもの)もググるとでてくるけど、それだと今回はレベルが安定しなくて、エコーする現象が起きてだめだった。

フォトカプラは FOD817B300 というのを使った。応答速度の関係でものによっては動かないとかあるみたいだけど手元にあったのでうまく動いた。

参考文献

  1. トップ
  2. tech
  3. 絶縁型 RS-232 ⇔ TTL レベル変換
  1. トップ
  2. ham
  3. 絶縁型 RS-232 ⇔ TTL レベル変換

クソコード を書いたはいいが、釈然としなかった。 "View independent business logic: Services" とドキュメントに書いてある通りなので、やはり他のやりかたのほうがよい。のでよくよく読んだところ、やはり View にかかわる部分は Directive に集約されるようだ…… しかし使いかたが非常に難しい。

iimsApp.directives.directive('dialog', function ($q) {
    return {
        restrict: 'E',
        transclude : true,
        scope : {
            Dialog : '=name'
        },
        controller : function ($scope) {

            $scope.Dialog = {
                open : function (title) {
                    $scope.deferred = $q.defer();
                    $scope.title = title;
                    $scope.show  = true;
                    return $scope.deferred.promise;
                }
            };

            $scope.close = function () {
                $scope.show = false;
            };

            $scope.ok = function () {
                $scope.close();
                $scope.deferred.resolve();
            };

            $scope.cancel = function () {
                $scope.close();
                $scope.deferred.reject();
            };
        },
        templateUrl : '/static/js/app/dialog.html'
    };
});

こんな感じで dialog という directive を定義して、

<div ng-controller="FooCtrl">
    <dialog name="FooBarDialog">
        {{ message }}
    </dialog>
</div>

というふうにすると、FooCtrl のスコープから FooBarDialog というプロパティで見えるようになる。つまり

        $scope.message = "Hello!";
        $scope.FooBarDialog.open('OKK!!!!!').then(function () {
            alert('ok');
        }, function () {
            alert('cancel');
        });

みたいなあ

難しポイント

  • restrict: 'E'
    • この directive は要素として使うよってこと
  • directive の scope の定義がむずかしい
    • プロパティ名には自分のスコープで見える名前、値には謎の書式で親スコープから見える名前が書いてある属性名を書く
  • controller に渡される $scope
    • 親スコープなどからは分離されているスコープが与えられる。directive が何度も出現することもあるからね!
  • transclude: true の意味。これは dialog 要素内に内包される変数が、外側のスコープをさすようにするもの。例では $scope.message を外側のスコープで代入している

こういう謎の構造体を返すのってわっかりにくいので気持ち悪いなあて思いました。全部メソッドになっているべきなのでは????

directive のプロパティの説明がどこにあるかわかりにくいけど、 http://docs.angularjs.org/api/ng.$compile#description_comprehensive-directive-api_directive-definition-object にある

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  3. Angular JS で View を伴う Service 的なことをしたいとき、あるいは Directive に Controller をつけたいとき。

続きをかきました。

[tech] Angular JS で View を伴う Service 的なことをしたいとき、あるいは Directive に Controller をつけたいとき。 | Tue, Jan 21. 2014 - 氾濫原

よくわからなかったので以下のようにしましたが、まっとうな方法には思えないので正しいやりかたをおしえていただきたく申し上げます……

  • factory で空のオブジェクトをかえしとく
  • view に紐付けた controller で factory で作ったオブジェクトを初期化する
  • 作った Service を依存に加えて使う

一応、controller 間は直接依存しない (Service を mock にさしかえれば動く) のでユニットテストは書けると思うけど、よくわかりません……

myApp.factory('DialogService', function () { return { } });
myApp.controller('DialogControl', function ($scope, $q, DigalogService) {
	DialogService.open = function (title, message) {
		$scope.deferred = $q.defer();
		$scope.show = true;
		return $scope.deferred.promise;
	};

	$scope.close = function () {
		$scope.show = false;
		$scope.deferred = null;
	};

	$scope.ok = function () {
		$scope.deferred.resolve(true);
	};
});


// User
myApp.controller('FooController', function ($scope, DialogService) {
	DialogService.open('foo', 'bar').then(function () {
		...
	});
});

そもそも "View independent business logic: Services" と書いてあるので、定義からして Service はビューを持ってはいけないようです。

じゃあビューを伴う Service 的なものはどうやって書くんですか

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  3. Angular JS でビューを伴う Service ってどう書けばいいんですか

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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