Howto

このHowtoでは、Armadillo-IoT G3 を用いた Bluetooth ほこりセンサー REX-BTPM25,Bluetooth エアクオリティ モニター REX-BTPM25Vのデータ収集手順とデータ構造について紹介します。

REX-BTPM25

Bluetooth ほこりセンサー REX-BTPM25とは、ラトックシステム株式会社より販売されているセンサーデバイスです。
以下のようなセンサーを搭載しており、計測命令を受けて一斉に各情報を計測します。

• PM2.5/PM10ダストセンサー
• 温湿度センサー
• 照度センサー
• 気圧センサー

詳細な仕様につきましては、ほこりセンサー付属のマニュアルを確認してください。

GATTツールを利用した動作確認手順

はじめにGATTツールを用いてほこりセンサーにBluetoothで接続し、動作を確認する手順を記載します。
ほこりセンサーへ接続するためには、ほこりセンサーのBDアドレスを取得する必要があります。
ほこりセンサーの電源がONになっていることを確認し、Armadillo-IoT G3のコンソールからコマンドを入力します。
入力後に表示される行のうち、末尾に「PM25」と名のついたBDアドレスを確認します。
確認後、Ctrl+Cでコマンドを終了します。

[armadillo ~]# hcitool lescan
LE Scan ...
00:0C:BF:16:36:EA (unknown)
D6:25:F5:C8:D4:60 PM25 # <- この BDアドレスを確認します。

確認したBDアドレスを用いて、GATTツールでほこりセンサーへ接続します。 「Connection successful」と表示されれば接続完了です。

[armadillo ~]# gatttool -t random -b D6:25:F5:C8:D4:60 -I
[D6:25:F5:C8:D4:60][LE]> connect
Attempting to connect to D6:25:F5:C8:D4:60
Connection successful

Armadillo-IoT G3からほこりセンサーの動作を確認するため、次のコマンドを入力します。

[D6:25:F5:C8:D4:60][LE]> char-write-req 0x0023 0100000000000000000000000000000000000000

このコマンド入力後、ほこりセンサーが「正面の4つのLEDを点滅し、動作音とともに空気を吸い込む」という測定動作を開始したら動作確認は完了です。 次のコマンドを入力して接続を終了します。

[D6:25:F5:C8:D4:60][LE]> disconnect
[D6:25:F5:C8:D4:60][LE]> exit
[armadillo ~]#

Armadillo-IoT G3でデータを収集する設定手順

ほこりセンサーから計測データを収集するために、次の内容を設定します。

• 現在時刻設定
• 連続計測開始設定
• 計測結果通知設定

このHowtoでは例として、設定用に用意したshellスクリプト「rex-btpm25_sample.sh」を使用します。
下記にスクリプトを記載します。
http://download.atmark-techno.com/misc/howto_armadillo_rex-btpm25/rex-btpm25_sample.sh

スクリプトの実行に必要なパッケージをインストールします。

[armadillo ~]# apt-get update
[armadillo ~]# apt-get install bc

このスクリプトは「現在時刻の1分後から連続測定をスタート。1分毎に測定を行い、結果を標準出力に表示する設定を行う」という内容になっています。
スクリプト実行後、以下のように出力されます。

[armadillo ~]# ./rex-btpm25_sample.sh D6:25:F5:C8:D4:60
Characteristic value was written successfully
Characteristic value was written successfully
Characteristic value was written successfully
Notification handle = 0x0011 value: 3a 11 19 08 11 06 00 00 00 e8 03 1d 1e 72 01 ff ff ff ff 00 
Notification handle = 0x0011 value: 3b 11 19 08 11 08 00 00 00 e8 03 1d 1e 75 01 ff ff ff ff 00 
Notification handle = 0x0011 value: 00 12 19 08 11 03 00 00 00 e8 03 1c 1f 6c 01 ff ff ff ff 00
...

出力された行の「value」が、ほこりセンサーのデータになります。
上記のようにデータ収集を行った後、収集したデータを「まとめてクラウドにアップする」「見やすい形に整えてログファイルに保存する」等の運用が可能です。

詳細なGATTサービスの仕様については、ラトックシステム株式会社に問い合わせてください。

データ構造

上記で収集した計測データの構造を説明します。
今回取得したデータ構造は次の表のようになっています。
各値はリトルエンディアンで構成されています。

例:3b 11 19 08 11 08 00 00 00 e8 03 1d 1e 75 01 ff ff ff ff 00

データ値	内容	解析後の値	詳細
3b 11 19 08 11	計測日時	2017年8月25日17時59分	[分][時][日][月][年]の順で表示
08 00	PM2.5濃度	8 μg/m3	-32,768 ～ 32,767 μg/m3
00 00	PM10濃度	0 μg/m3	-32,768 ～ 32,767 μg/m3
e8 03	気圧	1000 hpa	-32,768 ～ 32,767 hpa
1d	温度	29 ℃	-128 ～ 127 ℃
1e	湿度	30 %	-128 ～ 127 %
75 01	照度	373 lx	-32,768 ～ 32,767 lx
ff ff ff ff	CO2,TVOC	AQ センサ非搭載	AQ センサ非搭載ならばff ff ff ff
00	計測モード	連続計測モード	00:連続計測モード

REX-BTPM25V

Bluetooth エアクオリティ モニター REX-BTPM25Vとは、2017年9月下旬より発売されたREX-BTPM25の次世代機です。
搭載センサーはREX-BTPM25と変わりません。

詳細な仕様につきましては、付属のマニュアルを確認してください。

Armadillo-IoT G3でデータを収集する設定手順

REX-BTPM25でArmadillo-IoT G3からデータを収集した例と同様の操作をREX-BTPM25Vでも行います。

REX-BTPM25の確認動作と同様に、ほこりセンサーの電源がONになっていることを確認してArmadillo-IoT G3のコンソールからコマンドを入力します。
入力後に表示される行のうち、末尾に「PM25V」と名のついたBDアドレスを確認します。
確認後、Ctrl+Cでコマンドを終了します。

[armadillo ~]# hcitool lescan
LE Scan ...
00:0C:BF:16:36:EA (unknown)
ED:F6:ED:80:F1:C5 PM25V # <- この BDアドレスを確認します。

「REX-BTPM25V」は「REX-BTPM25」から一部仕様が変化しており、「REX-BTPM25」で使用したシェルスクリプトがそのまま使えません。
そのため、REX-BTPM25V専用に用意したshellスクリプト「rex-btpm25v_sample.sh」を使用します。
スクリプトの動作内容は「rex-btpm25_sample.sh」と同様です。
下記にスクリプトを記載します。
http://download.atmark-techno.com/misc/howto_armadillo_rex-btpm25/rex-btpm25v_sample.sh

スクリプト実行後、以下のように出力されます。

[armadillo ~]# ./rex-btpm25v_sample.sh D6:25:F5:C8:D4:60
Characteristic value was written successfully
Characteristic value was written successfully
Characteristic value was written successfully
Notification handle = 0x0011 value: e0 88 66 23 1c 74 00 00 94 72 08 56 96 27 f1 01 0f b8 0f 10
Notification handle = 0x0011 value: 00 89 66 23 1b 58 00 00 94 7a 08 56 97 27 f0 01 0f b8 0f 10
Notification handle = 0x0011 value: 20 89 66 23 13 7c 00 00 94 82 08 56 97 27 ee 01 11 10 10 10
...

出力された行の「value」が、ほこりセンサーのデータになります。

詳細なGATTサービスの仕様については、ラトックシステム株式会社に問い合わせてください。

データ構造

上記で収集した計測データの構造を説明します。
「REX-BTPM25V」の計測データは「REX-BTPM25」と異なっており、専用の分解方法を使用します。
以下に例を用いたREX-BTPM25Vの分解方法を記載します。

例:value: e0 88 66 23 1c 74 00 00 94 72 08 56 96 27 f1 01 0f b8 0f 10

1．4byteずつにグループ分けする
例:「e0 88 66 23」「1c 74 00 00」「94 72 08 56」「96 27 f1 01」「0f b8 0f 10」

2．各グループ内の16進数値を「a b c d」から「d c b a」に入れ替え、空白を削除する
例:「236688e0」「0000741c」「56087294」「01f12796」「100fb80f」

3．変換ツール等でそれぞれを2進数に変換する。変換後の値がそれぞれ32bitずつあることを確認する。
例:「00100011011001101000100011100000」「00000000000000000111010000011100」「01010110000010000111001010010100」「00000001111100010010011110010110」「00010000000011111011100000001111」

4．左端を31ビット目,右端を0ビット目として、各グループ毎に決められた分解パターンに沿って2進数値を切り分ける。
　　その後10進数変換して値を得る。
　　一部の値は数値計算を行う。
各グループの分解表を以下に記載します。

グループ1

ビット値範囲	文字数	2進数データ値	内容	変換後の値
31～25ビット目	7文字	0010001	計測年	17年(2017年)
24～21ビット目	4文字	1011	計測月	11月
20～16ビット目	5文字	00110	計測日	6日
15～11ビット目	5文字	10001	計測時	17時
10～5ビット目	6文字	000111	計測分	7分
4～0ビット目	5文字	00000	ダミー	0

グループ2

ビット値範囲	文字数	2進数データ値	内容	変換後の値
31～24ビット目	8文字	00000000	RFU	0
23～20ビット目	4文字	0000	UVI	0
19～10ビット目	10文字	0000011100	PM10濃度	28[μg/㎥]
9～0ビット目	10文字	0000010111	PM2.5濃度	23[μg/㎥]

グループ3

ビット値範囲	文字数	2進数データ値	内容	変換後の値
31～21ビット目	11文字	01010011011	気圧計温度	667/10-40 = 26.7[℃]
20～11ビット目	10文字	0100101010	湿度	298/10 = 29.8[%/RH]
10～0ビット目	11文字	01000010111	温度	535/10-40 = 13.5[℃]

グループ4

ビット値範囲	文字数	2進数データ値	内容	変換後の値
31～16ビット目	16文字	0000000111110001	照度	497[lx]
15ビット目	1文字	0	VOCセンサー状態:起動	0
14ビット目	1文字	0	VOCセンサー状態:初期	0
13～0ビット目	14文字	10011110010110	気圧	10134/10 = 1013.4[hPa]

グループ5

ビット値範囲	文字数	2進数データ値	内容	変換後の値
31～24ビット目	8文字	00010000	計測データモード	16(拡張連続計測データ)
23～11ビット目	13文字	0000111110111	eCO2	503[ppm]
10～0ビット目	11文字	00000001111	TVOC	15[ppb]