OpenSeaMap-dev:HW-logger/Victor

Deutsch	English

dev: Water depth depth-Website Crowd Sourced Depth Data Depth raw data Depth meta data Depth data processing User login Bordnetz NMEA-Logger anschliessen Hardware loggers - Specifications - NMEA-0183-2-Kanal-Logger - NMEA-2000-Logger - WLAN-NMEA-0183 mit TP-Link - NMEA-0183-Logger mit Arduino - WLAN-NMEA-2000-Logger mit Raspberry Pi NMEA-0183-SW-Logger Jens proprietäre Formate Bus Mess-Strategie Mobiler Tiefenmesser NMEA

NMEA-0183 Logger

Sicherheitshinweis

Bisher wurden keine Störungen berichtet beim Einsatz des TP-LINK. Der direkte Anschluss von NMEA0183 Geräten an RS232-Wandler ist nicht umkritisch. Da wir hier die RS232-Wandler aber ausschliesslich zum Lesen benutzen und die Eingänge der Wandler hochohmig sind, ist das Risiko gering.

Tiefen-Logger

• Sammelt Daten auf dem USB-Stick:
  GPS und Echolot mit NMEA-0183 Schnittstelle werden direkt über einen RS-232-USB-Wandler angeschlossen.
  Mehrere Geräte (bis zu 4) können über einen USB-Hub angeschlossen werden, beispielsweise Plotter, Wind, AIS, etc.
  Echolot mit Seatalk-Schnittstelle kann über einen Seatalk-NMEA-Konverter angeschlossen werden.
• Loggt die Datensätze auf einen USB-Stick, Auslösen und Beenden auf Knopfdruck.

WLAN

• Navigationsdaten sind über eingebautes WLAN überall auf dem Schiff auf jedem Tablet oder Smartphone verfügbar.
• Navigationsdaten sind über LAN/Ethernet als TCP-IP-Stream auf jedem Rechner verfügbar.
• UMTS-Verbindung mit dem Internet, mit einen zusätzlichen UMTS-USB-Stick.
  Damit haben alle Crewmitglieder mit ihrem Tablet oder Smartphone im Hafen direkten Zugriff auf das Internet.

Benötigte Hardware

Nr	Device	Price	Remarks
1	TP-LINK MR3020	30-35 €	Das Gerät muss mit einem neuen Betriebssystem auf Basis von OpenWrt geflashed und konfiguriert werden.
1	4GB USB-Speicher-Stick	3 €	mit Partitionierung und Unix-ext4-File-System
1	4-Port USB-Hub	7 €	gibt es auch als 4er-Kabel
x	Seriell-USB-Konverter	10 €	je einer pro angeschlossenes Gerät Achtung: unterstützt werden nur der FTDI oder PL2303 Chip (die Mehrfachkonverter arbeiten mit einem MOS-Chip der nicht unterstützt wird). Gibt es auch mit Kabel
x	Seatalk-NMEA0183 Konverter		für alle Geräte am SeaTalk-1-Bus, der sollte eine galvanische Trennung haben
x	RS-232-Buchse 9-Pol	1 €	je eine pro angeschlossenes Gerät
1	12V-USB-Adapter	3 €	falls an Bord keine 5V-Spannungsquelle vorhanden

• 

  TP-LINK TL-MR3020

• 

  USB 4-port Hub

• 

  RS-232 to USB Adapter

• 

  RS-232 female

• 

  12V-zu-5V-USB-Adapter

Datenquellen auf dem Schiff

GPS	mit NMEA-0183	4800 Baud
AIS	mit NMEA-0183 mit VDM	38400 Baud
Echolot	mit Raymarine-Seatalk-Konverter von Gadgetpool oder ein anderer Seatalk NMEA-Wandler
Plotter	mit NMEA-0183-Ausgang und angeschlossenem Echolot, GPS, Windmesser, etc.	... Baud
Windmesser	mit NMEA-0183-Datenstrom	... Baud

Diese Datenströme werden über den TP-LINK gemischt.

Ausgabe

Der Datenstrom kann von Apps auf Android oder Windows 8 aufgenommen und dargestellt werden.

Hinweis: Der MR3020 wird mit einer neuen Software geflashed. Damit verlierst Du die Garantieansprüche gegen den Hersteller TP-LINK. Während des Flashprozesses darf die Stromversorgung nicht unterbrochen werden.

Anschliessen

Anschluss der Geräte

TP-LINK im Navi-Schapp montieren

USB-Hub an TP-LINK anstecken (USB-Anschluss "3G USB")

TP-LINK mit 5V versorgen (Mini-USB-Anschluss)

GPS mit USB-Hub verbinden

Echolot mit USB-Hub verbinden

vorkonfigurierter USB-Stick an USB-Hub anstecken

Logger einschalten

WPS-Taste

Sobald der TP-LINK eingeschaltet ist, bootet das Gerät selbständig. Die LED unter der WPS-Taste blinkt etwa 60 Sekunden, und erlischt sobald die Bootvorgang abgeschlossen ist.

Start

Druck auf die WPS-Taste startet die Aufzeichnung der NMEA-Daten.

Die WPS-LED leuchtet.

Stop

Druck auf die leuchtende WPS-Taste stoppt die Aufzeichnung der NMEA-Daten.

Die WPS-LED erlischt.

Es sind maximal 40 log-Dateien möglich.

Maximale Aufzeichnungszeit:

2 GB Stick	.. Stunden, ... Tage
4 GB Stick	.. Stunden, ... Tage

Bedeutung der LED's

Bedeutung de LED's

Nr	Icon	Funktion	leuchtet	aus	blinkt
1	ein/aus		Stromversorgung OK	kein Strom
2
3
4
5	WPS	Start/Stop-Taste zur Daten-Aufzeichnung			Logger bootet

Daten auf den Server laden

Die Log-Dateien können aus dem Stick auf dem PC ausgelesen werden [http:depth.openseamap.org http:depth.openseamap.org]

Anschliessend können die Daten auf dem Stick gelöscht werden, um Platz für neue Daten zu schaffen.

WLAN-Netz auf dem Schiff

Wenn ein UMTS-Stick am TP-LINK (bzw. am USB-Hub) angeschlossen ist, und eine Verbindung zu einem Internet-Provider besteht (beispielsweise in Landnähe), steht der Internetanschluss über WLAN allen an Bord zur Verfügung.

Kostengünstig sind Prepaid-Karten eines lokalen Internet-Providers.

Die Reichweite ist unterschiedlich, je nach Position des UMTS-Sticks (je höher desto besser, ideal ist eine externe UMTS-Antenne an Deck) und je nach Position des TP-LINK (in Holz und GFK-Schiffen z.B. im Navi-Schapp, bzw. je höher desto besser).

Navi-App installieren

Android

Für Android gibt es eine Navi-App, mit der die Daten der Bordinstrumente auf jedem Android-Smartphoe oder Android-Tablet über WLAN angezeigt werden.

Funktion

- Relative Windrichtung

- Windstärke in Knoten, grün ab 5 kt, gelb ab 10 kt, rot über 20 kt

- NMEA-Daten Monitor

- manuelle Einstellung von IP-Adresse (192.168.1.1) und Port (2947 für GPSD)

App herunterladen

Zur Zeit wird die App per Mail verteilt.

App installieren

 - App auf einen Stick kopieren
 - USB-Stick an Tablet einstecken
 - ES Datei Explorer starten
 - in Verzeichnis "usbdrive" wechseln
 - "WindReceiverNMEA_02.apk" anklicken
 ==> "App ersetzen. Die zu installierende Anwendung ersetzt eine andere Anwendung."
 - "OK" klicken
 ==> "WindReceiverNMEA. Möchten Sie diese App installieren?"
 - "Installieren" klicken
 ==> "App installiert"
 - "Öffnen" klicken
 - USB-Stick wieder entfernen

App starten

Sobald der TP-LINK eingeschaltet ist, bootet das Gerät selbst. Nach 5 Sekunden blinkt die LED unter der WPS-Taste etwa 60 Sekunden und erlischt sobald die Bootvorgang abgeschlossen ist.

Das Tablet mit dem WLAN "OpenWRT8" verbinden:
Benutzer: ...
Passwort: ...

Sobald die App gestartet ist, werden auf dem Tablet die NMEA-Datensätze angezeigt.

Navigationsdaten werden für jedes angeschlossene Gerät angezeigt.
Derzeit funktioniert Windrichtung und Windstärke, sowie die Anzeige des NMEA-Protokolles.
Position, AIS und Wassertiefe sind in Arbeit.

Windows

Für Windows und Win-8-Tablets gibt es einen Software-Logger mit Kartenplotter und Anzeige der Navigationsadaten (Kurs, Distanz, Wassertiefe, Wind, etc.)

Sinnvolles Zubehör

UMTS-Stick getestet HUAWEI E160, älterer ALDI-Stick

Alternativ zum Mobiltelefon kann ein für die Verbindung ins Internet ein UMTS-Stick mit SIM-Karte eingesetzt werden. Beispielsweise Huawei simlockfrei ca. 40 €

Die SIM-Karte kauft man im Segelrevier vor Ort für das jeweilige Netz des Landes (spart Rooming-Gebühr).

UMTS-Antenne

UMTS / HSDPA Antenne mit 2m Kabel und 5 dB Gewinn ca. 15 € oder mit 10 dB Gewinn ca. 25 €

Tips

Info über Drahtlosnetzwerke an Bord

Konfiguration der Hardware

Für Anfänger

• Nimm Kontakt mit Victor auf. Mail: vklogger at arcor.de
• Kaufe obige Bauteile (TP-LINK-Box und USB-Speicherstick) und prüfe vor dem Kauf ob die Version TL-MR3020 Ver. 1.7 ist.
• Schicke den TP-LINK und den Speicherstick an Victor, lege 5 € für das Rückporto dazu.

Victor wird beides konfigurieren und in ungefähr 2 Wochen an Dich zurückschicken.

Anschrift:

vklogger at arcor.de

Für Fortgeschrittene

Benötigt werden die Datei factory.bin und das Verzeichnis gpsdToolsAR77xx. Bitte bei "vklogger at arcor.de" anfragen, beides wird dann zugeschickt.

Die Anleitung geht davon aus , dass ein Heimnetzwerk mit DSL-Zugang existiert und das lokale Subnetz des heimischen Routers 192.168.1.xxx hat. Der umgeflashte Router hat später die feste IP 192.168.1.1 und muss so im Heimnetz erreichbar sein. Man kann diese IP auch auf ein anderes Subnetz umstellen. Für die Installation sind ein Linuxrechner und grundsätzliche Linuxkentnisse unbedingt notwendig. Es gibt drei kritische Stellen:

1. der Flashvorgang darf nicht unterbrochen werden,

2. Die umgeflashte Box muss im Heimnetz 192.168.1.xxx erreichbar sein.

3. Es muss ein USB-Speicherstick mit 4 Linuxpartionen vorbereitet sein.

Folgende Schritte sind notwendig:

USB-Stick vorbereiten

1. Kopiere dazu auf einen Linuxrechner das Verzeichnis gpsdToolsAR77xx, darin ist eine Verzeichnisstruktur, auf die die Scripte später zugreifen.

2. Auf dem Linux-Rechner wird der Speicherstick neu partitioniert und formatiert

3. Lege vier Partitionen an:

Partition	Grösse	für	formatieren mit
part1	1 GB	Kopie des Betriebssystems	ext3
part2	100 MB	Auslagerungspeicher des Betriebssystems	linuxSwap
part3		log-Daten	ext3
part4			ext3

4. Formatiere diese so: part1 mit ext3, part2 mit linuxSwap, part3 mit ext3, part4 mit ext3

5. Kopiere nun die Daten aus dem Verzeichnis gpsdToolsAR77xx auf den USB-Stick in part3.

6. Du kannst nun den Stick aus dem Unix-Rechner auswerfen.

Eigentlich wird nur part3 benötigt, wir bereiten den Stick aber gleich für spätere Erweiterungen vor.

Box einrichten

1. Die neue Firmware factory.bin auf dem PC bereitstellen.

2. Den PC und den Router mit dem mitgelieferten kurzen Netzwerkkabel direkt verbinden

und den Router mit der Stromversorgung verbinden. Der Router startet und weist dem Rechner eine IP zu.

3. Gib im Browser diese Zeile ein:

 http://192.169.1.254

es meldet sich die orginale Weboberfläche des Routers.

4. Ein Firmware-Update mit der Weboberfläche anstoßen, dabei als neue Firmware das factory.bin aus 1 angeben.

5. Der Router braucht etwa 2 min um das Flash-File zu übertragen, zu flashen und neu zu booten.

6. Die Basis-IP-Adresse der neuen Software ist nun geändert. Gib im Browser diese Zeile ein:

http://192.168.1.1

es meldet sich die Weboberfäche LUCI von OpenWrt.

erstmal "go to password configuration" und login klicken, dann Passwort ändern

7. Wenn Du die Weboberfäche LUCI siehts, ist die Box grundsätzlich eingerichtet.

8. Mit ssh(putty) auf der Box anmelden, dabei wird das passwort getestet.

9. In dieser Anleitung wird angenommen, dass der heimische Router im lokalen Netz die Adresse 192.168.1.251 hat.

Die Netzwerkdaten so ändern, dass die Box den heimischen Router findet und selber den heimischen Router als Gateway und DNs-Server benutzt.

Den DHCP in der neuen Box abschalten, damit die Adressvergabe vom heimischen Router erfolgt.

Das ist kritisch, sonst kann man die Box nicht mehr erreichen.

Hier könnte man falls notwendig auch eine andere statische Adresse für den Router festlegen.

In LUCI --> Network-->Interfaces-->LAN-->Edit :

IP4 gateway auf 192.168.1.251, Use custom DNS servers : 192.168.1.251, Disable DHCP

kontrollieren, dann und Save&Apply, noch mal kontrollieren.

10. Box ins Heimnetz hängen und neu booten

11. http://192.168.1.1 im Browser eingeben, haben wir LUCI ??, der kritischste Teil ist geschafft

12. mit ssh (putty) mit der Box verbinden und als root anmelden, das ist ein gutes Kontrollfenster, dmesg absenden, man erhält die bisherigen Kernel-Messages

weiter mit der Weboberfläche, man kann aber auch alles von der root-Console aus machen.

13. Internetverbindung testen: Network-->Diagnostics-->Ping, wenn erfolgreich dann weiter

14. Softwarepakete nachinstallieren:System-->Software,

zu Beginn sollten 81% frei sein, der Platz wird später sehr knapp, deshalb nur das Nötigste installieren

Update lists anklicken.

15. unter availabe packages verschiedene Pakete installieren, wir installieren zuerst Support für den USB-Stick

15.1 unter k : kmod-usb-storage auswählen und install , 72% free

15.2 USB-Stick mit den 4 Linuxpartitionen einstecken und dmesg in der Konsole: ... sda: sda1 sda2 sda3 sda4

15.3 unter k: kmod-fs-ext4 auswählen und install, 54 % free

15.4 auf der Konsole nach /mnt wechseln: cd /mnt

15.5 die Verzeichnisse sd1 und sd3 anlegen: mkdir sd1, mkdir sd3, mit ls prüfen

15.6 die Verzeichnisse auf dem Stick mounten: mount -t ext3 /dev/sda1 /mnt/sd1 und mout -t ext3 /dev/sda3 /mnt/sd3, dann mit dmesg kontrollieren

15.7 nach /mnt/sd3 wechseln : cd /sd3,jetzt sollten die Verzeichnisse auf dem Stick sichtbar sein

16. Wir installieren das Paket gpsd über LUCI: unter Reiter g: gpsd install, noch 30%

17. Wir installieren den oder die Treiber für die USB-RS232-Konverter

17.1 install: k-mod-usb-serial 30%

17.2 install: k-mod-usb-serial-ftdi 27%

18. Wir wechseln auf der Konsole nach /mnt und hängen den Stick aus: umount /mnt/sd3

19. Über einen USB-Hub den Stick und einen FTDI-Converter anstecken, dmesg,

irgendwo steht jetzt " usb 1-1.4: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0", das man auch im Status-->System-log nachlesen

20. Wir testen den gpsd

20.1. LUCI-->System -->Startup : gpsd Start anklicken, im System log nachsehen, man sollte "user.notice.gpsd Starting.." finden , die IPv6-Meldung kann man ignorieren.

20.2 auf der Konsole pgrep gpsd, wenn der gpsd läuft erhält man eine Prozessnummer.

21. gps-Client Paket installieren, jetzt wirds eng im Flashspeicher: System-Software, wir haben noch 10%

22. Auf der Konsole gpspipe testen:

 gpspipe -h 

wenn kein Fehler auftritt

 gpspipe -r 

der gpsd meldet sich mit einer Information über die erkannten Devices.

Wenn über die RS232 Schnittstelle Daten anliegen, werden sie dargestellt.

Der gpsd sucht sich die richtige Baudrate aus.

Jetzt funktioniert die Basisinstallation.

Erweiterungen

1. die WPS-Taste so konfigurieren, dass automatisch ein NMEA-Log in /mnt/sd3/nmea_data/ geschrieben wird.

dev/sda3 wieder nach /mnt/sd3 mounten: mount -t ext4 /dev/sda3 mnt/sd3

von Stick werden dazu Scripte und Konfigurationsdateien für gpsd und LUCI nachinstalliert:

Zunächst für den gpsd und den Start von gpspipe durch Druck auf die WPS-Taste am Router

2. vom root-prompt aus: cd /mnt/sd3/installer und dann ls.Man sieht mehrere Scripte mit selbsterklärenden Namen.

Diese Installer-Scripte kopieren die eigentlichen Scripte aus der Struktur auf dem Stick an die richtigen Stellen im Flashspeicher.

2.1 im nächsten Schritt wird "option globally" gesetzt. Die erlaubt es den gpsd auch von einen anderen Rechner z.B. Tablet abzufragen.

Weiter wird gpsd so eingerichtet dass mehrere Konverter möglich sind:

 ash replace_gpsd_scripts 

2.2 WPS-Taste konfigurieren :

ash create_50_wps 

wenn nun der WPS-Button gedrückt wird, loggt gpspipe die letzten NMEA-Daten, im System-log kontrollieren und in /mnt/sd3/nmea_data nach der Logdatei suchen und den logprozess anzeigen lassen mit

tail -f gpsd_nmeaxx.log

2.3 ein zweiter Druck auf die WPS-Taste beendet den Log-Vorgang, Kontrolle im syslog.

3. Konfiguration der gpsd-GUI in LUCI, dabei werden Verzeichnisse erzeugt und ein neuer Reiter bei Network angelegt.

3.1 ash install_model_luci_gpsd_gui

3.2 ash install_controller_luci_gpsd_gui

3.3 gpsd kann nun mehrere Konverter gleichzeitig abfragen:LUCI--> System-->Network--> gps devices.

Jetzt sind etwa 10% des Flash-Speichers noch frei. Will man Support für ein 3G-Modem installieren, so ist es sinnvoll, die nicht benötigten Programme aus dem gps-client Paket zu löschen. Sie sind in /usr/bin. Man kann cgps, gpsctrl, gpsdecode, gpsmon und lcdgps problemlos löschen.

4. Einrichtung eines 3-G Modems

Siehe dazu http://wiki.openwrt.org/doc/recipes/3gdongle

Es muss installiert werden:

kmod-usb-serial-option,

kmod-usb-serial-wwan,

luci-proto-3g

Jetzt kann man in luci-Network-interfaces ein neues Interface einrichten.

Name: 3g

Protocoll: UMTS, dann submit

Jetzt kann man Modem-Device, Servic Servicetype, APN, Username und Password setzen,. Man beachte dabei die ttyUSB-Schnittstelle /dev/ttyUSBx, wenn der Stick eingesteckt ist sucht er sich normalerweise eine Schnittstelle nach den USB-Seriell-Konvertern aus, z.B ttyUSB2 und ttyUSB3. Das kann man im System-log bzw Kernel-log nachlesen. Eingetragen wird die erste der beiden Schnittstellen. Erhält man eine Fehlermeldung wie "link is not 8-Bit clean" so ist etwas bei der Authentifizierung schief gegangen. Versuchen dann die andere ttyUSBx-Schnittstelle.

Parameter für e-plus:

Modem device: aus der Auswahlliste ttyUSBx

Service Type : UMTS/GPRS

APN: internet.eplus.de

username: eplus

password: eplus

Diese Konfiguration wurde mit einem Huawei E160 (älterer ALDI-Stick) getestet.

Bei neueren Sticks sind möglicherweise noch weitere Dinge zu installieren. Informationen dazu auf der oben genannten Adresse im OpenWrt-Wiki.

Probleme

• ...
• 2013_04_22 das Problem mit der Version 1.7 ist gelöst, die Beschreibung bezieht sich auf die Version 1.7
• 2013-04-20 TP-LINK MR3020 mit der Hardwareversion V.1.7 von Conrad: nach umflashen funktioniert die Box nicht mehr. Mit der vorigen Version 1.6 wurden mehrere Exemplare erfolgreich getestet. Alte Boxen mit V1.6 sind aber nicht mehr verfügbar.
• 2013-04-14 Die Konfiguration ist für Anwender viel zu umständlich.