LoRa通信をLRA1のBASICで、GPSトラッカーを作っちゃおう！

ろらたんがLRA1基板を手に持ち、「LoRa通信をLRA1のBASICで、GPSトラッカーを作っちゃおう！」と案内する、しゃちらぼブログのVol.14のアイキャッチ画像。背景にはGPS衛星と基板図面が描かれている。 LRA1実践
2025.06.03

LoRa通信をLRA1のBASICで、GPSトラッカーを作っちゃおう！

この記事について

今回は、LRA1を使って簡単なGPSトラッカーを作ってみます。
LRA1にGPSモジュールを接続して、LoRaで緯度・経度を送信し、受信側のLRA1からPCにシリアル出力。
その値をPythonで受信して、地図に表示してみましょう。

ろらたんがGPSで地図示す画像

🎀 GPSとLoRaとPythonが合体したら…もうIoTの入口って感じだよね〜！

配列変数 @[] の使い方

LRA1のBASICには、唯一の配列変数 @[ ] が用意されています。

  • 名前は @ 固定（@が変数名です）で、１種類のみ
  • 書き方は @[0] のように @ のあとに角括弧（通常の括弧でもOK)
  • インデックスは @[0]〜@[255] の256個（整数値）
  • インデックスには式も使えます（例：@[A+1]）
  • asave / aload コマンドで、配列全体をFlashに保存/復帰することができます

例えばこんな使い方ができます：

>@[0]=1:@[1]=1:for I=2 to 9: @[I]=@[I-1]+@[I-2]:next:?"5番目="@[5]

これだけでフィボナッチ数列が作れて、5番目の値まで表示できます。

🎀 えっ、これ1行で！？ なんかカッコいい〜っ！

この配列変数は、後ほど説明するGPSのコマンドで利用します。

UART2って何？

LRA1にはUARTが2つあります。メインのUARTはPCとの通信などに使われますが、それとは別に UART2 が搭載されており、主に外部デバイス接続用として設計されています。
ポートは次のようになっています。

方向ポートピン番号
TXPA2226
RXPA2320

UART2は、UPRINT コマンドでPRINTコマンドと同様に制御できます。
GPSモジュールやセンサとのシリアル通信 に便利です。
デフォルトのボーレートは 9600bps ですが、UBAUD変数を設定することで ボーレートを指定できます。

>UBAUD=115200:UPRINT "Hello!!"

🎀 2つあるってだけで“並列で使える”って感じがして頼もしいよね〜っ！

GPSデータを取得する

LRA1のUART2に GPSモジュールをつなぐと、たった1つのUGPSコマンドでNMEAフォーマットを受信・解析し、緯度・経度・高度などの情報を自動的に取得することができます。

引数にタイムアウトとHDOPの指定ができます。

>UGPS 10000
OK

実行後の結果は、以下のように配列変数に格納されます：
* @[0] = シリアル秒 (UTC)、タイムアウト時は０になります
* @[1] = 緯度（度×1,000,000）
* @[2] = 経度（度×1,000,000）
* @[3] = 高度（m×10）
* @[4] = HDOP（×10）

たった1コマンドで、これらが自動的に入る仕組みです。

🎀 GPS受信結果が配列にバシッと入るとか、シンプルだけど力強い〜っ！

※ 9600bps以外のときは、前もってUBAUD変数の設定をしてください。

GPSモジュールを接続する

📸 実際にLRA1-EBにGPSモジュールをつないだ様子がこちら！

LRA1とGPSの接続例

この構成では、GPSモジュールの TX を LRA1 の UART2（RX）に接続します。
接続はたったこれだけ：

  • GPSの TX → LRA1 の UART2-RX (PA23)
  • 電源（VCC）
  • GND（共通）

今回、しゃちらぼでは、GPSモジュールに「秋月電子のGPS受信機キット(AE-GYSFDMAXB）」を使いました。
本来5V動作ですが、今回はLRA1-EBの3.3V出力に接続して一応動作しています。
ただし、あくまで“とりあえず動いてる”だけなので、それぞれのモジュールに合わせて、必要なら外部から5Vを供給するようにしてください。

🎀 とりあえず動いてるけど、3.3Vで動かないGPSモジュールもあるから、モジュールの仕様はよーくチェックしてね〜っ！

📝 秋月電子のGP受信機キット（AE-GYSFDMAXB）は、現在販売終了となっています。
LRA1の`UGPS`コマンド は一般的なNMEAフォーマットに対応しているので、他のGPSモジュールを使用することも可能です。

シリアル時刻

UGPSコマンドでは、GPSからは時刻（UTC）が取得でき、@[0] に格納されます。
このシリアル時刻は UTCの「2020/1/1, 00:00:00」からの経過秒数となります。

これをClock変数に設定すると、現在時刻をRTCでカウントすることができます。
また、DateTime関数を利用すると、このシリアル時刻を日時の文字列に変換することができます。

>ugps:clock=@[0]+32400
Ok
>? datetime(clock)
2025/06/03 08:12:34
Ok
  • @[0] にGPS時刻
  • +32400 でJST（UTC+9）へ補正して、Clock変数(RTC)に設定
  • datetime() 関数で “YYYY/MM/DD hh:mm:ss” に変換して表示

🎀 これ、ログのタイムスタンプとかにもめっちゃ便利〜っ！

LoRaで送信してみる

取得したGPS情報をLoRaで送信する例：

100 Ubaud=9600
110 #=Null
120 Do
130 Ugps 100000
140 If @(0) Then
150 Clock=@[0]+32400
160 Print Datetime(Clock)","@[1]","@[2]","@[3]","@[4]
170 #[7]=12
180 Txdl[8]=@[1]' 緯度
190 Txdl[12]=@[2]' 経度
200 Txdw[16]=@[3]' 高度
210 Txdw[18]=@[4]' HDOP
220 Send
230 Delay 10000
240 EndIf
250 Loop

実行例

>RUN
2025/06/03 12:34:56 35688710,139690155,716,14
  • 緯度・経度を txdl[8] と txdl[12]にセット（int32）
  • 高度をtxdw[16]にHDOPをtxdw[18]にセット(int16)
  • #[7]=12 で送信バイト数を10バイトに設定（4+4+2+2）
  • 10秒ごとに送信
  • 事前に SF / BW / CR / GID / OWN / DST は設定しておいてください

🎀 このへんのLoRa送信パターン、もう見慣れてきたよね〜！

受信＆PCに出力してみる

LoRaで受信したGPSデータをUARTで出力する例：

100 Recv 0
110 Do
120 If Stat Then
130 If Stat=10 && Rxd[7]>=12 Then
140 Print %"{%22lat%22:"Rxdl[8];
150 Print %",%22lon%22:"Rxdl[12];
160 Print %",%22alt%22:"Rxdw[16];
170 Print %",%22hdop%22:"Rxdw[18]"}"
180 EndIf
190 Stat=0
200 EndIf
210 Loop

実行例

>RUN
{"lat":35688710,"lon":139690155,"alt":716,"hdop":14}

このプログラム例では、print 文で直接 JSON 文字列を構築します。
ただし、”（ダブルクォーテーション）は BASIC 内で特殊文字の扱いになるため、通常の文字列では使えません。

そこで、” を %22 として出力する パーセントエンコード形式を採用しています。
LRA1のBASICでは、文字列のダブルクオーテーションの前に%をつけるとパーセントエンコードになります。

🎀 “%22”って書くと、ダブルクォーテーションってことなんだね〜っ！

これで、Python 側では decode(‘utf-8’) → json.loads() の処理で問題なくパースできます。
* UARTにそのまま出力すれば、PCとつないでPythonで処理もOK！

  • 事前に SF / BW / CR / GID / OWN / DST は設定しておいてください

🎀 ここで“UART経由で外に出す”ってのが、今回のミソなんだよ〜！

Pythonで地図に表示してみよう！

いままでは、LRA1のボード内で送受信や表示が完結していましたが、
やはり、PCやネットで受信データを扱いたいですよね。

そこで今回は、受信したデータをPCで処理をする実践をやってみます。

例として、GPSで受信した位置情報をPythonで地図に表示してみます。

今回のPythonコードは「一度だけGPS位置を受信して地図を作成する」方式です。
でも、地図ファイル（HTML）を上書き保存し続ければ、ブラウザをリロードするだけで最新の位置を確認することができます。

🎀 静的HTMLでも、F5連打でリアルタイムっぽく見せられるよ〜っ！

たとえばこんなコードで受信して地図に表示できます。

これを実行すると lra1_position.html を上書き保存し続けるので、
このhtmlファイルをブラウザで表示すれば、地図表示を“リアルタイムっぽく”運用できます。

※ コード中のシリアルポート名は、環境に合わせてください。

Pythonコードの例

# このコードはUARTから新しい位置を受信したときのみ地図を更新します。
# JSON形式で1行に送られたデータを読み取って処理します。
import serial
import folium
import json

ser = serial.Serial('COM3', 115200, timeout=1)

lat = None
lon = None
alt = None
prev_lat = None
prev_lon = None
prev_alt = None

while True:
    line = ser.readline().decode().strip()
    if not line:
        continue  # 空行は無視する

    try:
        data = json.loads(line)
        lat = data["lat"] / 1_000_000
        lon = data["lon"] / 1_000_000
        alt = data["alt"] / 10
    except Exception as e:
        continue

    if lat is not None and lon is not None and alt is not None:
        if lat != prev_lat or lon != prev_lon or alt != prev_alt:
            m = folium.Map(location=[lat, lon], zoom_start=18)
            m.get_root().html.add_child(folium.Element('<meta http-equiv="refresh" content="10">'))
            folium.Marker([lat, lon], tooltip=f"LRA1 GPS (Alt: {alt} m)").add_to(m)
            m.save("lra1_position.html")
            print(f"位置を更新: {lat}, {lon}, 高度: {alt}m")
            prev_lat = lat
            prev_lon = lon
            prev_alt = alt
        else:
            print(f"同じ位置データ")

ここではPythonコードの詳細までは踏み込みません。
大事なのは、LRA1からUART経由でデータを受け取れること。
Python側ではLRA1から値を受信して、あとは好きなように処理すればOK！

🎀 UART出力さえ受け取れば、もう“自由の世界”がひらけるんだよ〜！

補足：Pythonの実行に必要なモジュール

今回紹介したPythonコードを動かすには、以下の2つのモジュールをインストールしておいてください：

  • pyserial：シリアル通信用
  • folium：地図表示用のHTMLファイルを生成するライブラリ

インストールは以下のコマンドでまとめてOK！

pip install pyserial folium

🎀 一度入れておけば、あとはそのまま使えるから安心だよ〜っ！

おまけ：地点の距離と方位角も計算できちゃう！？

実はLRA1には、2つのGPS座標から距離と方位角を出す Distance コマンドまで用意されています！

@[0]=緯度1
@[1]=経度1
@[2]=緯度2
@[3]=経度2
Distance
' → @[4] に距離(m)、@[5] に方位角(deg)

地球楕円体モデル（WGS84）の赤道半径(6,378,137 m) を使って演算してます！
今回は紹介だけですが、「追跡」や「ルート解析」に使えます。

🎀 もうこれは…LRA1 BASICが“カーナビ語ってもいいレベル”じゃん！？

まとめ

今回は、

  • LRA1でGPSを取得し、
  • LoRaで飛ばし、
  • 受信してPCに渡し、
  • Pythonで地図に表示する

という一連の流れが完成しました。

これでもう、ちょっとしたIoTトラッカーとしては 十分な完成度です！

🎀 とりあえず、P2Pで簡単にできることを一通りやってみた！”って感じだね。

それと、LRA1のBASICなら、好みのフォーマットでUART出力できるから、
シンプルな環境でも外部連携ができる設計では、JSONを使うのが最強だと思います。
JSON使えば、Pythonとの連携もバッチリ！

🎀 “BASICでJSON”…これって、じつは“シンプルだけど世界につながる形”なんだよ！

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