CV7のMIP通信｜ACK・測定データ・チェックサムの読み方

INERTIAL GUIDE

3DM-CV7のMIPパケット構造、ACK/NACK、測定データ、Field Length、Big-endian、Fletcherチェックサムの読み方を解説します。

MIPを自社ソフトウェアへ実装するときは、シリアルポートから受け取ったバイト列を「1回のread＝1パケット」と考えないことが重要です。

コマンドへのACK/NACKと、連続して送信される測定データは同じ通信路を流れます。受信バッファへ蓄積し、MIPパケット単位へ切り出してから、Descriptor SetとField Descriptorに従って処理します。

このページでできること

MIPパケットの基本構造を理解する
ACK/NACKと測定データを区別する
Field LengthとDescriptorから可変フィールドを読む
Big-endianの数値を正しくデコードする
Fletcherチェックサムで破損パケットを検出する
分割受信・複数パケット同時受信へ対応する

1. MIPパケットの構造

MIPパケットは概ね次の構造です。

部分	内容
Sync	パケット開始を示す2 byte
Descriptor Set	パケットの種類
Payload Length	Payload長
Payload	1個以上のField
Checksum	2 byte Fletcher checksum

各Fieldは、

Field Length → Field Descriptor → Field Data

で構成されます。

Field Lengthを使って次のField位置を決めるため、固定長の構造体だけで処理しない方が安全です。

2. ACK/NACKと測定データを区別する

コマンドを送信すると、デバイスはACK/NACKを返します。

ACK/NACK FieldのDescriptorは0xF1です。

一方、サンプリング中はIMU DataやFilter Dataなどの測定パケットが継続的に送られます。

したがって、

コマンドを送った直後に受信した最初のパケットが、そのコマンドのACKである

とは限りません。

実装では、受信したパケットごとにDescriptor SetとField Descriptorを確認し、目的のコマンドに対応するACK/NACKを探します。

コマンドによっては、ACK/NACK以外のResponse Data Fieldも同じ応答パケットに含まれます。

3. Syncから完全な1パケットを切り出す

シリアル通信やUSB通信では、1回のreadで受け取る単位とMIPパケットの境界が一致するとは限りません。

例えば、

パケットの前半だけ届く
1回のreadに2パケット入る
不要なbyteの後に次のSyncが現れる

といった状況があります。

基本的な受信処理は、

受信byteをバッファへ追加する
Sync列を探す
ヘッダーからPayload Lengthを読む
パケット全体が揃うまで待つ
Checksumを検証する
Descriptor Setと各Fieldを解析する
処理済みbyteをバッファから除く

という流れにします。

Checksum不一致や不正なLengthを検出した場合は、次の有効なSyncを探して再同期します。

4. 数値のbyte orderを確認する

MIPのData Communications Protocolでは、フィールド定義に従って数値を読みます。

複数byteの整数やIEEE-754浮動小数点値を扱うときは、仕様に記載されたbyte orderを使用します。

例えば3軸加速度がfloat×3なら、

X：4 byte
Y：4 byte
Z：4 byte

として順番に読みます。

ホストCPUがlittle-endianでも、受信したbyte列をそのまま構造体へコピーして正しい値になるとは限りません。

MIP SDKを利用すると、このbyte変換やField解析を独自実装する量を減らせます。

5. Checksumを確認する

MIPパケット末尾には2 byteのFletcher checksumがあります。

受信側では、パケットの対象範囲からチェックサムを計算し、受信したChecksumと比較します。

一致しないパケットはそのまま測定値として採用せず、通信ログや破損数として記録します。

通信が不安定な場合に、

Checksum error
Length error
不明Descriptor
受信タイムアウト

を別々に数えておくと原因を切り分けやすくなります。

6. Command Resultと通信タイムアウトを分ける

プログラムでは、少なくとも次を分けて扱います。

ACK：デバイスがコマンドを受理
NACK：デバイスがコマンドを拒否
ホスト側タイムアウト：期待した応答を期限内に受信できない
通信エラー：送受信処理自体が成立しない

NACKとタイムアウトは原因が異なります。

不正なパラメータでNACKになったのか、正しい応答をホストが受信できなかったのかを区別してください。

7. パーサを試験するときの項目

MIPパーサを実装したら、正常パケットだけでなく次の条件も試します。

1 byteずつ分割して入力
1回で複数パケットを入力
パケット途中まで入力して続きは次回にする
Checksumを故意に壊す
未知のField Descriptorを含める
ACKと測定パケットを交互に入力
可変数のFieldを含める

通信ログには、元byte列と解析結果を対応付けて残すとデバッグしやすくなります。

8. MIP SDKを使う場合

最新のMicroStrain慣性製品向けにはMIP SDKが提供されています。

低レベルのパケット生成・解析をすべて独自実装する必要がない場合は、SDKを利用する方が保守しやすくなります。

ただし、アプリケーション側では依然として、

どのデータを購読するか
コマンドの成功・失敗をどう扱うか
Timestampをどう使うか
再接続時に設定をどう復元するか

を設計する必要があります。

参考資料

3DM-CV7 Online Manual / MIP protocol
https://files.microstrain.com/CV7%20Online/
HBK MicroStrain MIP SDK
https://github.com/HBK-MicroStrain/mip_sdk

原典リンク

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