SGIM(SiGfox IoT Module) Ver1 について

概要

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 Ver2.x 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:

  • 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)
  • 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MMA8452Qを搭載している。
  • 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。


外観

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。

全体

  • SGIM(V1)本体の表面

  • SGIM(V1)本体の裏面


提供する機能

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


SGIMのスペック

項目 仕様 補足
外形寸法幅25mm * 奥行35mm * 高さ7mm3GIM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
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。



ピン配置


●6ピンコネクタ

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
1PWR_ONVCC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)
2RXUARTインタフェース(RX) (*1)
3TXUARTインタフェース(TX) (*1)
4IOREFPWR_ON,RX,TXのロジック電圧(1.8~5V)
5VCC電源入力(2.7V以上の外部電源の供給用)
6GND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。

●拡張コネクタ

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
1A0/DACA0またはDAC
2A1A1
3D13/SCK
4D10/SS
5SDAI2CのSDA信号(SGIMボード上の加速度センサでも利用)
6SCLI2CのSCL信号(同上)
7D11/MOSI
8D12/MISO
92V52.5V電源(最大600mAまで) (*2)
10GNDGND

(*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。

ブロック構成図

SGIM(V1)の内部ブロック図を下記に示します:


技術情報

  • 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

  • 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。
  • Sigfox通信モジュールのSFM10R3ATに関する情報

     SFM10R3AT(KCCS)
     データシート

Sigfoxサービスに関する補足

  • 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。
  • 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 で説明しております。


制作事例

  • 鋭意制作中..



ダウンロード

  • 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