Vaarinformatie via Android

NMEA_News_Medium

Embed Engineering heeft een gateway ontwikkeld die de belangrijkste vaarinformatie van het scheepsnetwerk haalt en draadloos doorgeeft aan een Android-app.

Nederland is een waterland, met veel maritieme activiteit. Vrijwel iedereen die een beetje serieus actief is op het water en instrumentatie gebruikt op zijn boot of schip, heeft wel eens gehoord van NMEA 2000. Dit protocol maakt het mogelijk om elektronische apparaten aan boord te koppelen en gegevens te laten uitwisselen. Hierbij valt te denken aan autopilots, dieptemeters, gps en andere navigatiesystemen, motorinstrumenten en zeekaartplotters.

De onderlinge koppeling maakt het bijvoorbeeld mogelijk om de gps-ontvanger te corrigeren tijdens de autopilotbesturing.

De NMEA-standaard (National Marine Electronics Association) is specifiek ontwikkeld voor datacommunicatie en instrumentatie op het water. Geestelijk vader is de gelijknamige non-profitorganisatie, bestaande uit fabrikanten, distributeurs, dealers, onderwijsinstellingen en andere geïnteresseerden in maritieme elektronica. Veel vaartuigen met multifunctionele displays of elektronisch bediende motoren hebben het protocol geïnstalleerd. Alle gerenommeerde fabrikanten gebruiken het als basis voor hun scheepscommunicatienetwerk, zij het onder eigen merknamen als Garmin Marine Network, Navnet, Seatalk NG, Simnet en Smartcraft.

In een NMEA 2000-netwerk hangen de verschillende instrumenten aan een centrale Can-bus. Om data uit te wisselen via deze backbone volgen ze een vrij eenvoudig protocol zonder hiërarchie en acknowledge-systeem,
gebaseerd op het eveneens uit de automotivesector afkomstige SAE J1939 maar met een eigen set berichten. NMEA 2000 (IEC 61162-3) is te beschouwen als een opvolger van de seriële-busstandaard NMEA 0183 (IEC 61162-1). Waar deze voorganger een datarate haalt van 4800 bit/s, is de nieuwe versie met 250 kbit/s een flink stuk sneller. Bovendien zijn de berichten niet meer in Ascii maar in een compact binair formaat en is de communicatie volledig multiplex.

Kleine gateway

De meeste booteigenaren geven nog altijd de voorkeur aan een bekabelde verbinding voor de overdracht van kritische navigatiegegevens omdat ze het gevoel hebben dat dat robuuster en betrouwbaarder
is. Een groeiende groep heeft echter behoefte aan een gemakkelijk en betaalbaar draadloos systeem, met name voor het versturen van data naar een smartphone of tablet om overal op het schip op een handzame manier toegang te hebben tot de essentiële maritieme informatie.

Embed heeft enige tijd geleden ingespeeld op deze behoefte en er een gateway voor ontwikkeld plus een app waarop de belangrijkste vaarinformatie is af te lezen, zoals positie, diepte, snelheid en wind. Hierbij hebben we onze ervaring met maritieme sensoren gecombineerd met onze expertise in de toepassing van smartphones en tablets als userinterface voor elektronicaproducten. We hebben besloten de informatie weer te geven in een app en niet op een los systeempje omdat mensen een onbekend stukje software veel eerder accepteren dan een onbekend nieuw apparaatje met gelijke functionaliteit. Bovendien heeft vrijwel iedereen tegenwoordig wel een smartphone of tablet. Bijkomend voordeel is dat daar al gps en heel veel sensorfuncties (beweging, licht) op zitten waar we gebruik van zouden kunnen maken.

Als platform hebben we gekozen voor Android vanwege het opensourcekarakter en de technische toegankelijkheid die dat met zich meebrengt. Voor de communicatie tussen het mobiele apparaat en het NMEA 2000-netwerk hebben we een kleine gateway gebouwd, die de gebruiker met een eenvoudig kabeltje aan de backbone kan hangen. Dit kastje werkt heel transparant: via de bedrade verbinding betrekt het zijn voeding
en haalt het data binnen van de bus, die het vervolgens draadloos doorgeeft aan de smartphone of tablet. Deze laatste communicatie laten we over Bluetooth lopen omdat dit protocol voor ons eenvoudig inzetbaar en op vrijwel alle mobiele apparaten beschikbaar is. In totaal bestaat de gateway uit vier functionele delen: een FPGA-controller met embedded software, de voeding, de Can-businterface en de Bluetooth-interface.

Een Wifi-variant zit in de pijplijn. Behalve met Android zal deze gateway ook kunnen werken met het platform van Apple. Daarnaast zal het systeem te gebruiken zijn met alle NMEA 2000-apps die het TCP/IP-protocol
ondersteunen.

Dit artikel is verschenen in Bits & Chips 1, 2013. Het artikel is geschreven door dhr. Marc Bisscheroux, business developer bij Embed Engineering. Redactie: Nieke Roos, Bits & Chips.
Het artikel: Vaarinformatie via Android