SGIM(エスジム)は、様々なマイコンを使って、簡単にインターネット接続することができるSDカードサイズの超小型Sigfox通信モジュールです。ArduinoやRaspberry Pi、mbed等の様々なマイコンで簡単に利用することができます。また、Arduino Zero互換マイコンチップ、3軸加速度センサ等を搭載しているため、SGIM単体でもArduino IDEを使ってプログラミングが可能です。
Ver1では、コアとなる通信モジュールとしてソンジインダストリアル株式会社(旧 株式会社ワイソル)製のSFM10R3ATを採用し、3GIM/4GIMと同じサイズを維持しています。3GIM/4GIMとの違いは下記の通りです：
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3Gや4Gサービスの代わりに、LPWA(Sigfox)を利用
- 3G/4Gに比べて非常に低消費電力であるため、電池で長時間駆動することができる。
- 一日に最大140回のアップロード/2回のダウンロード通信が可能で、1回の通信で最大12バイトのデータをアップロード／最大8バイトのデータのダウンロードを行うことができる。日本国内のでSigfox通信サービスはKCCS様が提供している。詳しくは、KCCS Sigfoxサイト を参照のこと。
- Sigfox backendのクラウドサービスを利用することで、アップロードされたデータをe-mailへ通知することや、別のクラウドサービスへ転送することができる。
- 3GIM/4GIMとピン互換（ただし、機能は非互換）
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加速度センサを内蔵
- 低消費電力の3軸加速度センサを搭載しており、一定以上の加速度やフリーフォール等をトリガとした処理をSGIM単体で簡単に実現できる。また、省電力に留意したプログラミング・回路構成とすることで、モーション検知を有効にした状態でMCUだけスリープさせることで60uA程度まで消費電流を抑えることも可能。SGIM(V1)では、加速度センサとしてMMA8451Qを搭載している。
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Arduino IDEを使ってファームウェアの開発が可能
- Arduino Zero/m0と同じATSAMD21G18A(Cortex-m0+, 32-bit ARM)を搭載しており、出荷時にはArduino用ブートローダが書き込まれているため、Arduino IDEを使って開発することができる。 詳しくは、本ページの下にある 技術情報 を参考にしてください。
SGIM(V1)の画像を掲載します。 なお、基板の色やレイアウト・寸法等は、今後変更となる場合がありますのでご注意ください。
- SGIM(V1)本体の表面
- SGIM(V1)本体の裏面
SGIM(V1)は、下記の機能を提供します
- Sigfox通信を使ったデータのアップロード・ダウンロード
- 省電力の制御
- Arduino Zero/m0互換のマイコン機能(Arduino IDEを使ったファームウェア開発)
- 3軸加速度センサの制御
| 項目 | 仕様 | 補足 |
|---|---|---|
| 外形寸法 | 幅25mm * 奥行35mm * 高さ7mm | 3GIMと同一サイズ。取付穴は2.6mm径(1ヶ所) |
| 電源電圧 | 2.7～6V | レギュレータを介さずに、直接安定した電源(2.2～3.6V)を2V5ピンへ供給することも可能。例えば、ニッケル水素電池2本を直接接続する等 |
| 消費電流 | 60uA(sleep時)～70mA(peak時) | 利用状況や電波状態、温度環境に依存 |
| Sigfoxバンド | RC3(日本向け) | |
| マイコンとのインタフェース | UARTを介したコマンド・レスポンス方式 | |
| 添付アンテナ | 同梱するポールアンテナまたは小型アンテナ | 技適を取得している同梱されたアンテナを必ずご使用ください |
| ロジック電圧 | 2.5V。ただし、UARTは任意のロジック電圧(外部から供給するIOREF)で利用可能 | |
| UART | デフォルト設定は9600bps(最大115200bps)/8データビット/パリティなし/1ストップビット | ボーレートは変更可 |
| 添付品(予定) | SGIM本体1個、アンテナ1個、アンテナケーブル1本、20ピンヘッダ1個 | ピンヘッダは適当なピン数で折ってご使用ください。 |
SGIMは下表に示す6つのピンでマイコンと接続します。ピン配置は3GIM/4GIMと同一ですので、ハードウェアとしては差し替えての利用が可能です。ただし、通信機能が3GIM/4GINとSGIMでは大きく異なりますので、ソフトウェア的な互換性はありません。
| ピン番号 | 名称 | 機能など |
|---|---|---|
| 1 | PWR_ON | VCCから給電している電源のON/OFF制御(開放または0でON、1でOFF) |
| 2 | RX | UARTインタフェース(RX) *(1) |
| 3 | TX | UARTインタフェース(TX) *(1) |
| 4 | IOREF | PWR_ON,RX,TXのロジック電圧(1.8～5V) |
| 5 | VCC | 電源入力(2.7V以上の外部電源の供給用) |
| 6 | GND | グラウンド |
*(1) 3GIM/4GIMとの互換性を維持するために設けているUARTポートです。外付けのマイコンを利用しない場合は、内蔵マイコンのUARTの外部端子として利用することができます。このUARTのロジック電圧は、外部からIOREFを与えることで1.8～5Vの範囲で設定できます。超音波距離センサ、赤外線レーザ距離センサ、GPS等、様々なセンサ類を接続できます。
外部にセンサなどのデバイスを接続するためのコネクタ。なお、拡張コネクタの外部信号はすべて2.5Vのロジック電圧です。
| ピン番号 | 名称 | 機能など |
|---|---|---|
| 1 | A0/DAC | A0(12-bit ADC)またはDAC |
| 2 | A1 | 12-bit ADC |
| 3 | D13 | |
| 4 | D10 | |
| 5 | SDA | I2CのSDA信号(SGIMボード上の加速度センサでも利用) |
| 6 | SCL | I2CのSCL信号(同上) |
| 7 | D11 | |
| 8 | D12 | |
| 9 | 2V5 | 2.5V電源(最大600mAまで) *(2) |
| 10 | GND | GND |
*(2) 6ピンコネクタのVCCに2.7V以上の外部電源を給電している場合は、2.5Vの電圧がこの端子から供給されます。VCCを使わずに、直接3.3V以下の電源を利用する場合は、この2V5端子に外部電源を給電することもできます（直接2V5に給電する場合は、電圧が3.5Vを絶対に越えないようにしてください）。省電力でSGIMを駆動させる場合のお勧めの方法は、ニッケル水素電池2本を直列に接続して、この2V5端子に給電する方法です。この方法では、SGIM上の電源レギュレータを介さずに給電するため、特にスリープ時の消費電流を低く抑えることが可能となります。
SGIM(V1)の内部ブロック図を下記に示します：
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Arduino IDEで利用する方法
- マイコンボードとして、TABrain製のSGIM(V1)をボードマネージャでインストールして、これを指定してください。 SGIM(V1)をArduino IDEで利用する手順
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SGIMを便利に利用するためのライブラリ
- 上記の利用手順により提供されるライブラリsgim, mma8452q, RTCZeroを利用すると、より簡単にSGIM(V1)を使用することができます。これらの使い方は、各ライブラリのサンプル等を参考にしてみてください。
- sgimライブラリのサンプルスケッチについては、sgimライブラリのサンプルスケッチ を参照ください。
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Sigfox通信モジュールに搭載している SFM10R3AT の情報
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Sigfox回線を開通して、SGIMを利用できるようにする手順について
- SGIMに搭載されているSigfoxモジュールを使って実際に通信を行うためには、Sigfox回線を開通する必要があります。
- SGIM(V1.1)には、Sigfoxの回線利用料は含まれていません。そのため、ユーザにてSigfox回線利用を行うための手続きが必要です。具体的な手順は、Sigfox回線の開通方法 をご参照ください。
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Sigfox backend(Sigfox Portal)のクラウドサービス側の設定方法について
- SGIMを使ってSigfoxでLPWA通信を行うには、あらかじめSigfox backendを適切に設定しておく必要があります。
- Sigfox backendは様々な機能を提供しています。SGIMを使うにあたって最小限の設定方法を Sigfox backendの設定方法 で説明しています。
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SGIM(V1) 用 Arduinoライブラリ sgim --「SGIM(V1)をArduino IDEで利用する手順」でインストールされます