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GPSデータを読み取る - 仮想IoTハードウェア

このレッスンのこの部分では、仮想IoTデバイスにGPSセンサーを追加し、その値を読み取ります。

仮想ハードウェア

仮想IoTデバイスは、シリアルポートを介してUARTでアクセス可能なシミュレートされたGPSセンサーを使用します。

物理的なGPSセンサーには、GPS衛星からの電波を受信するためのアンテナがあり、GPS信号をGPSデータに変換します。仮想版では、緯度と経度を設定したり、生のNMEA文を送信したり、複数の位置を含むGPXファイルをアップロードして順次返すことができます。

🎓 NMEA文については、このレッスンの後半で説明します。

CounterFitにセンサーを追加する

仮想GPSセンサーを使用するには、CounterFitアプリにセンサーを追加する必要があります。

タスク - CounterFitにセンサーを追加する

CounterFitアプリにGPSセンサーを追加します。

gps-sensorというフォルダーに単一のファイルapp.pyを含む新しいPythonアプリを作成し、Python仮想環境を設定して、CounterFitのpipパッケージを追加します。

⚠️ 必要に応じて、レッスン1のCounterFit Pythonプロジェクトの作成と設定に関する手順を参照してください。
シリアル接続を介してUARTベースのセンサーと通信できるCounterFitシムをインストールするための追加のPipパッケージをインストールします。この操作は、仮想環境が有効化されたターミナルで行ってください。
```
pip install counterfit-shims-serial
```
CounterFitウェブアプリが実行中であることを確認します。
GPSセンサーを作成します：
1. SensorsペインのCreate sensorボックスで、Sensor typeドロップダウンを開き、UART GPSを選択します。
2. Portは*/dev/ttyAMA0*のままにします。
3. Addボタンを選択して、ポート/dev/ttyAMA0にGPSセンサーを作成します。
GPSセンサーが作成され、センサーリストに表示されます。

GPSセンサーをプログラムする

仮想IoTデバイスは、仮想GPSセンサーを使用するようにプログラムできます。

タスク - GPSセンサーをプログラムする

GPSセンサーアプリをプログラムします。

gps-sensorアプリがVS Codeで開かれていることを確認します。
app.pyファイルを開きます。

CounterFitにアプリを接続するために、以下のコードをapp.pyの先頭に追加します：

from counterfit_connection import CounterFitConnection
CounterFitConnection.init('127.0.0.1', 5000)

必要なライブラリをインポートするために、以下のコードをその下に追加します。これには、CounterFitシリアルポート用のライブラリも含まれます：
```
import time
import counterfit_shims_serial

serial = counterfit_shims_serial.Serial('/dev/ttyAMA0')
```
このコードは、counterfit_shims_serial Pipパッケージからserialモジュールをインポートします。その後、仮想GPSセンサーがUARTポート用に使用するシリアルポート/dev/ttyAMA0に接続します。
シリアルポートからデータを読み取り、値をコンソールに出力するために、以下のコードをその下に追加します：
```
def print_gps_data(line):
    print(line.rstrip())

while True:
    line = serial.readline().decode('utf-8')

    while len(line) > 0:
        print_gps_data(line)
        line = serial.readline().decode('utf-8')

    time.sleep(1)
```
print_gps_dataという関数が定義され、渡された行をコンソールに出力します。

次に、コードは無限ループで動作し、各ループでシリアルポートから可能な限り多くのテキスト行を読み取ります。各行に対してprint_gps_data関数を呼び出します。

すべてのデータが読み取られた後、ループは1秒間スリープし、再試行します。
このコードを実行します。CounterFitアプリが実行中のターミナルとは別のターミナルを使用して実行してください。CounterFitアプリが引き続き実行されるようにします。
CounterFitアプリからGPSセンサーの値を変更します。以下のいずれかの方法で行うことができます：
- SourceをLat/Lonに設定し、明示的な緯度、経度、およびGPS固定に使用される衛星の数を設定します。この値は一度だけ送信されるため、データを毎秒繰り返すにはRepeatボックスをチェックします。
- SourceをNMEAに設定し、NMEA文をテキストボックスに追加します。これらの値はすべて送信され、各新しいGGA（位置固定）文が読み取られる前に1秒の遅延があります。
  
  nmeagen.orgのようなツールを使用して、地図上で描画してこれらの文を生成できます。これらの値は一度だけ送信されるため、すべて送信された後に1秒間隔でデータを繰り返すにはRepeatボックスをチェックします。
- SourceをGPXファイルに設定し、トラック位置を含むGPXファイルをアップロードします。AllTrailsのような人気のある地図やハイキングサイトからGPXファイルをダウンロードできます。これらのファイルにはトレイルとして複数のGPS位置が含まれており、GPSセンサーは1秒間隔で各新しい位置を返します。
  
  これらの値は一度だけ送信されるため、すべて送信された後に1秒間隔でデータを繰り返すにはRepeatボックスをチェックします。
GPS設定を構成したら、Setボタンを選択してこれらの値をセンサーにコミットします。

GPSセンサーからの生データ出力が以下のように表示されます：

$GNGGA,020604.001,4738.538654,N,12208.341758,W,1,3,,164.7,M,-17.1,M,,*67
$GNGGA,020604.001,4738.538654,N,12208.341758,W,1,3,,164.7,M,-17.1,M,,*67

💁 このコードはcode-gps/virtual-deviceフォルダーにあります。

😀 GPSセンサーのプログラムが成功しました！

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