11.CoreInkでOpenWeatherMap(2)
11.CoreInkでOpenWeatherMap(2)
説明
無料のワンコールAPI(https://openweathermap.org/api/one-call-api)で- 現在の天気
- 1Hの分予報
- 48Hの時間予報
- 7日間の毎日の天気予報
- 全国気象警報
- 過去5日間の過去の気象データ
以下の課題があります。
- APIの呼び出し
- json形式に変換
- 欲しい項目を抽出
- UNIX時間(規定時刻からの秒数表示)を変換
- 日本語文字変数の表示
- 48x48のjpgアイコンを9個用意
参考 UNIX時間
時刻の戻り値はUNIX時間で、協定世界時UTC 1970/1/1 0:0:0からの秒数です。符号付き32bit整数の最大の値は2,147,483,647で、UNIX時間とすると2038/1/19 3:14:7となります。この時刻を超えると、符号付32bit整数で扱っているシステムが正常動作しなくなります。参考 構造体tm
構造体tmはtime.hの中で宣言されていて、以下の情報を含みます。
struct tm { // 構造体 tm
int tm_year; // 年 1900からの年数
int tm_mon; // 月 0-11
int tm_mday; // 日 1-31
int tm_wday; // 曜日 0:日 ... 6:土
int tm_hour; // 時 0-23
int tm_min; // 分 0-59
int tm_sec; // 秒 0-61 最大2秒までのうるう秒
int tm_yday; // 年内の通し日数 0-365
int tm_isdst; // 夏時間正、採用していない時0、この情報が得られないときに負
};
APIの呼出し例
https://api.openweathermap.org/data/2.5/onecall?lat=35.447781&lon=139.642502&units=metric&lang=ja&appid={APIキー}で呼出し(緯度経度は神奈川県横浜の例)、注釈を入れると以下になります。実際にはjsonに注釈はつけられません。
{
"lat":35.4478, // 緯度
"lon":139.6425, // 経度
"timezone":"Asia/Tokyo", // リクエストされた場所
"timezone_offset":32400, // UTCから秒単位でシフト
"current":{ // 現在の気象データAPIの応答
"dt":1615712942, // 現在の時刻(Unix,UTC)
"sunrise":1615668847, // 日の出時刻(Unix、UTC) 2021/3/14 5:54:07
"sunset":1615711647, // 日没時間(Unix,UTC)
"temp":13.34, // 温度
"feels_like":4.63, // 体感温度
"pressure":1008, // 海面気圧(hPa)
"humidity":28, // 湿度(％)
"dew_point":-4.23, // 結露気温
"uvi":0, // UV指数
"clouds":20, // 曇量(％)
"visibility":10000, // 可視性(m)
"wind_speed":8.75, // 風速(m/s)
"wind_deg":320, // 風向(方位角)
"wind_gust":14.92, // 利用可能な場合、突風(m/s)
"weather":[{"id":801, // 詳細気象ID
"main":"Clouds", // 概略気象
"description":"薄い雲", // 詳細気象 日本語
"icon":"02n"}]}, // 天気アイコンID
"minutely":[ // 分予報の降水確率データAPI応答
{"dt":1615713000, // データの時刻(UNIX,UTC) 2021/3/14 18:10:00
"precipitation":0}, // 降水量(mm)
{"dt":1615713060, // データの時刻(UNIX,UTC) 2021/3/14 18:11:00
"precipitation":0}, // 降水量(mm)
・・・(略)
{"dt":1615716600,"precipitation":0}], // 19:10:00の61データ
"hourly":[{ // 時間ごとの天気予報データAPI応答
"dt":1615712400, // 予測時刻(Unix,UTC) 2021/3/14 18:00:00
"temp":13.34, // 温度
"feels_like":6.3, // 体感温度
"pressure":1008, // 海面気圧(hPa)
"humidity":28, // 湿度(％)
"dew_point":-4.23, // 結露気温
"uvi":0, // UV指数
"clouds":20, // 曇量(％)
"visibility":10000, // 可視性(m)
"wind_speed":6.36, // 風速(m/s)
"wind_deg":358, // 風向(方位角)
"wind_gust":7.95, // 利用可能な場合、突風(m/s)
"weather":[{"id":801, // 詳細気象ID
"main":"Clouds", // 概略気象
"description":"薄い雲", // 詳細気象
"icon":"02n"}], // 天気アイコンID
"pop":0}, // 降水確率(%)
{"dt":1615716000, // 19:00:00
"temp":13.67,"feels_like":5.73,"pressure":1009,"humidity":30,"dew_point":-3.16,"uvi":0,"clouds":16,"visibility":10000,"wind_speed":7.83,"wind_deg":357,"wind_gust":10.03,"weather":[{"id":801,"main":"Clouds","description":"薄い雲","icon":"02n"}],"pop":0},
・・・(略)
{"dt":1615881600, // 2021/3/16 17:00:00までのデータ48個
"temp":19.79,"feels_like":15.03,"pressure":1008,"humidity":41,"dew_point":5.31,"uvi":0.15,"clouds":0,"visibility":10000,"wind_speed":5.53,"wind_deg":266,"wind_gust":10.95,"weather":[{"id":800,"main":"Clear","description":"晴天","icon":"01d"}],"pop":0}],
"daily":[{ // 毎日の天気予報データAPI応
"dt":1615687200, // 予測データの時刻(Unix,UTC) 2021/3/14 11:00:00
"sunrise":1615668847, // 日の出時刻(Unix,UTC)
"sunset":1615711647, // 日没時間(Unix,UTC)
"temp":{"day":15.83, // 日中の気温
"min":11.03, // 1日の最低気温
"max":16.95, // 1日の最高気温
"night":11.03, // 夜の気温
"eve":16.06, // 夕方の気温
"morn":12.5}, // 朝の気温
"feels_like":{ // 体感温度
"day":10.37, // 日中の気温
"night":3.49, // 夜の気温
"eve":11.8, // 夕方の気温
"morn":7.59}, // 朝の気温
"pressure":1008, // 海面気圧(hPa)
"humidity":38, // 湿度(％)
"dew_point":0.66, // 結露気温
"wind_speed":5.3, // 風速(m/s)
"wind_deg":331, // 風向(方位角)
"weather":[{"id":500, // 詳細気象ID
"main":"Rain", // 概略気象
"description":"小雨", // 詳細気象
"icon":"10d"}], // 天気アイコンID
"clouds":3, // 曇量(％)
"pop":0.33, // 降水確率
"rain":0.45, // 利用可能な場合、降水量(mm)
"uvi":4.91}, // 1日のUV指数の最大値
{"dt":1615773600, // 2021/3/15 11:00:00
"sunrise":1615755162,"sunset":1615798097,"temp":{"day":13.44,"min":9.68,"max":15.69,"night":14.28,"eve":14.62,"morn":9.84},"feels_like":{"day":7.67,"night":10.11,"eve":9.06,"morn":4.21},"pressure":1016,"humidity":31,"dew_point":-3.63,"wind_speed":4.78,"wind_deg":354,"weather":[{"id":800,"main":"Clear","description":"晴天","icon":"01d"}],"clouds":0,"pop":0,"uvi":4.54},
・・・(略)
{"dt":1616292000, // 2021/3/21 11:00:00までのデータ8個
"sunrise":1616273048,"sunset":1616316793,"temp":{"day":19.93,"min":15.73,"max":19.93,"night":16.18,"eve":18.08,"morn":18.06},"feels_like":{"day":10.61,"night":11.59,"eve":12.06,"morn":10.17},"pressure":1000,"humidity":55,"dew_point":10.42,"wind_speed":13.62,"wind_deg":216,"weather":[{"id":501,"main":"Rain","description":"適度な雨","icon":"10d"}],"clouds":99,"pop":1,"rain":20.28,"uvi":5}]}
- current.rain.1h:1H前からの雨量(mm)
- hourly.rain.1h:1H前からの雨量(mm)
- current.snow.1h:1H前からの積雪量(mm)
- hourly.snow.1h:1H前からの積雪量(mm)
- daily.wind_gust:突風(m/s)
- daily.snow:積雪量(mm)
- alerts.sender_name:場所
- alerts.start:開始日時(Unix,UTC)
- alerts.end:終了日時(Unix,UTC)
- alerts.event:警報名
- alerts.description:説明
- 概略気象は詳細気象があるので略しました。
- 詳細気象IDは、詳細気象があるので略しました。
- 風の方位角だけではなく、計算した8方位(南西など)を追加しました。
- 表示されていない場合、降水なし、積雪なし、突風なしと追加しました。
- 天気アイコンは前回同様iconmonstr.comからダウンロードしたものを使用しました。
- 天気アイコンの左下に都市名を記入しました。
スケッチ
xxxxxは、自分のwifiのSSID、wifiのパスワード、APIキーを入力します。自分で作った天気のアイコン"icon48-9.h"も必要です。
// 天気情報 OpenWeatherMap
// 確認は、https://openweathermap.org/city/1848354
// 関数一覧
// pushSprite // LovyanGFXの1画面表示お決まり
// getJson // jsonを得る
// drawCcurrent // 現在の天気の1画面をセット
// inkSet // coreInkを使う時お決まり
// wifiSet // wifiを使う時お決まり
// nihonSet // 日本語を表示する時お決まり
// setup //
// loop //
#include "icon48-9.h" // 天気マーク 同一ホルダに置く
#include <M5CoreInk.h> // M5Stack CoreInk使用
#include <WiFi.h> // wifi使用
#include <HTTPClient.h> // httpと通信
#include <ArduinoJson.h> // json型式で抽出
#include <efontEnableJaMini.h> // フォント 日本語ミニ
#include <efontFontData.h> // efontのフォントデータ
#define LGFX_AUTODETECT // init時に対応機種を自動認識
#include <LovyanGFX.hpp> // 描画ライブラリ
#include <time.h>
const char* ssid = "xxxxx"; // 自分のwifiのSSID
const char* password = "xxxxx"; // wifiのパスワード
const char* weatherURL = "https://api.openweathermap.org/data/2.5/onecall?lat=35.447781&lon=139.642502&units=metric&lang=ja&appid=xxxxx";
// 神奈川県 横浜 ワンコールAPI
DynamicJsonDocument weatherInfo(20000); //
Ink_Sprite InkPageSprite(&M5.M5Ink); // 定義
static LGFX_Sprite sprite; // 定義
time_t t; // システム時刻 time()関数によって得られる,<time.h>で定義,数値
struct tm *tm; // 構造体の型を宣言,タグ名,構造体変数名
static const char *wd[7] = {"(日)", "(月)", "(火)", "(水)", "(木)", "(金)", "(土)"};
int dy = 17, upy = 0; // 行刻み,上の行
int sheet = 1; // 1:現在(current) 2:1分毎1Hの降水確率(minutely)
// 3:1H毎2日間(hourly) 4:1日毎7日間(daily)
// LovyanGFXの1画面表示関数
void pushSprite(Ink_Sprite *coreinkSprite, LGFX_Sprite *lgfxSprite) {
coreinkSprite->clear();
for (int y = 0; y < 200; y++) { // 縦方向0-199
for (int x = 0; x < 200; x++) { // 横方向0-199
uint16_t c = lgfxSprite->readPixel(x, y);
if (c == 0x0000) {
coreinkSprite->drawPix(x, y, 0);
}
}
}
coreinkSprite->pushSprite(); // アロー演算子
}
DynamicJsonDocument getJson() { //
DynamicJsonDocument doc(20000); //
if ((WiFi.status() == WL_CONNECTED)) { // wifiが接続されていたら
HTTPClient http; // 定義
http.begin(weatherURL); // アクセスするURLを登録
Serial.println(weatherURL); // シリアルモニタに表示
int httpCode = http.GET();//登録URLに、GETリクエスト送信
if (httpCode > 0) {//HTTPのリターンコード。エラーの場合は負数。
String jsonString = http.getString();
Serial.print("HTTPコード="); Serial.println(httpCode);
Serial.println(jsonString); // json用文字列 長い
deserializeJson(doc, jsonString);
// 直列化されたデータをDynamicJsonDocumentの形に変換
} else {
Serial.println("エラー HTTPリクエスト"); // シリアルモニタに表示
}
http.end(); // TCPコネクションを切断しHTTP通信を終了
}
return doc;
}
void drawCcurrent(String infoWeather) { // 1画面セットする
DynamicJsonDocument doc(20000); //
deserializeJson(doc, infoWeather); //
String dt = doc["dt"]; // 現在の時刻(Unix,UTC)
t = dt.toInt() + 9 * 3600;
tm = localtime(&t);
sprite.setCursor(5, upy);
sprite.printf("%04d/%02d/%02d%s %02d:%02d現在",
tm->tm_year + 1900, tm->tm_mon + 1,
tm->tm_mday, wd[tm->tm_wday],
tm->tm_hour, tm->tm_min);
Serial.printf("現在%04d/%02d/%02d%s %02d:%02d",
tm->tm_year + 1900, tm->tm_mon + 1,
tm->tm_mday, wd[tm->tm_wday],
tm->tm_hour, tm->tm_min);
String sunrise = doc["sunrise"]; // 日の出時刻(Unix,UTC)
t = sunrise.toInt() + 9 * 3600;
tm = localtime(&t);
upy = upy + dy; sprite.setCursor(10, upy);
sprite.printf("日の出%01d:%02d", tm->tm_hour, tm->tm_min);
Serial.printf(" 日の出%01d:%02d", tm->tm_hour, tm->tm_min);
String sunset = doc["sunset"]; // 日没時間(Unix,UTC)
t = sunset.toInt() + 9 * 3600 ;
tm = localtime(&t);
sprite.printf(" 日没%02d:%02d", tm->tm_hour, tm->tm_min);
Serial.printf(" 日没%02d:%02d\n", tm->tm_hour, tm->tm_min);
String icon = doc["weather"][0]["icon"]; // 天気アイコンID
upy = upy + dy; sprite.setCursor(10, upy);
Serial.printf("天気(%s)", icon);
int x = 70, y = 52, W = 48, H = 48; // 天気マークの表示位置と大きさ
if (icon == "01d" || icon == "01n") {
sprite.pushImage(x, y, W, H, img48hare); // 晴天(晴れ)
} else if (icon == "02d" || icon == "02n") { // or
sprite.pushImage(x, y, W, H, img48hareKumori); // いくつかの雲:11-25%(晴曇り)
} else if (icon == "03d" || icon == "03n") {
sprite.pushImage(x, y, W, H, img48kumori); // 散在する雲25-50%(曇り)
} else if (icon == "04d" || icon == "04n") {
sprite.pushImage(x, y, W, H, img48donyori); // 壊れた雲51-100%(どんより)
} else if (icon == "09d" || icon == "09n") {
sprite.pushImage(x, y, W, H, img48kumoriAme); // にわか雨(曇雨)
} else if (icon == "10d" || icon == "10n") {
sprite.pushImage(x, y, W, H, img48ame); // 雨(雨)
} else if (icon == "11d" || icon == "11n") {
sprite.pushImage(x, y, W, H, img48kaminari); // 雷雨(雷)
} else if (icon == "13d" || icon == "13n") {
sprite.pushImage(x, y, W, H, img48yuki); // 雪(雪)
} else if (icon == "50d" || icon == "50n") {
sprite.pushImage(x, y, W, H, img48moya); // 靄(もや)
}
String main = doc["weather"][0]["main"]; // 概略気象
Serial.printf("%s\n", main);
String id = doc["weather"][0]["id"]; // 詳細気象ID
Serial.printf("詳細(%s)", id);
String description = doc["weather"][0]["description"]; // 詳細気象 日本語
sprite.printf("%s", description);
Serial.printf("%s\n", description);
String temp = doc["temp"]; // 温度
upy = upy + dy; sprite.setCursor(130, upy);
sprite.printf("温度%2.0f℃", temp.toFloat()); // 文字列→単精度浮動小数点
Serial.printf("温度%2.0f℃", temp.toFloat());
String feels_like = doc["feels_like"]; // 体感温度
upy = upy + dy; sprite.setCursor(130, upy);
sprite.printf("体感%2.0f℃", feels_like.toFloat());
Serial.printf(" 体感%2.0f℃", feels_like.toFloat());
String dew_point = doc["dew_point"]; // 結露気温
upy = upy + dy; sprite.setCursor(130, upy);
sprite.printf("結露%2.0f℃", dew_point.toFloat());
Serial.printf(" 結露%2.0f℃", dew_point.toFloat());
sprite.setCursor(10, upy); // 場所
sprite.print("(横浜)");
String humidity = doc["humidity"]; // 湿度(％)
upy = upy + dy; sprite.setCursor(10, upy);
sprite.printf("湿度%2.0f%%", humidity.toFloat());
Serial.printf(" 湿度%2.0f%%", humidity.toFloat());
String pressure = doc["pressure"]; // 海面気圧(hPa)
sprite.printf(" 海面%4.0fhPa", pressure.toFloat());
Serial.printf(" 海面%4.0fhPa\n", pressure.toFloat());
String wind_speed = doc["wind_speed"]; // 風速(m/s)
upy = upy + dy; sprite.setCursor(10, upy);
sprite.printf("風%2.0fm/s", wind_speed.toFloat());
Serial.printf("風%2.0fm/s", wind_speed.toFloat());
String wind_deg = doc["wind_deg"]; // 風向(方位角)
int wind_degInt = wind_deg.toInt();
String wind_houi; // 8方位
if (wind_degInt < 22.5) {
wind_houi = "北";
} else if (wind_degInt < 67.5) {
wind_houi = "北東";
} else if (wind_degInt < 112.5) {
wind_houi = "東";
} else if (wind_degInt < 157.5) {
wind_houi = "南東";
} else if (wind_degInt < 202.5) {
wind_houi = "南";
} else if (wind_degInt < 247.5) {
wind_houi = "南西";
} else if (wind_degInt < 292.5) {
wind_houi = "西";
} else if (wind_degInt < 337.5) {
wind_houi = "北西";
} else {
wind_houi = "北";
}
sprite.printf("(%s%d°)", wind_houi, wind_degInt);
Serial.printf("(%s%d°)", wind_houi, wind_degInt);
String clouds = doc["clouds"]; // 曇量(％)
sprite.setCursor(140, upy);
sprite.printf(" 曇%2d%%", clouds.toInt());
Serial.printf(" 曇量%2d%%\n", clouds.toInt());
String uvi = doc["uvi"]; // UV指数
upy = upy + dy; sprite.setCursor(10, upy);
sprite.printf("UV指数%4.1f", uvi.toFloat());
Serial.printf("UV指数%4.1f", uvi.toFloat());
String visibility = doc["visibility"]; // 可視性(m)
sprite.printf(" 可視%4.1fkm", visibility.toFloat() / 1000);
Serial.printf(" 可視性%4.1fkm", visibility.toFloat() / 1000);
String rain_1h = doc["hourly"][0]["rain"][0]["1h"];
//利用可能な場合、過去1Hの降水量(mm)
upy = upy + dy; sprite.setCursor(10, upy);
if (rain_1h = "") {
sprite.printf("降水なし");
Serial.printf("降水なし");
} else {
sprite.printf("1H雨%.0dmm", rain_1h.toInt());
Serial.printf("1H降水%.0dmm", rain_1h.toInt());
}
String snow_1h = doc["hourly"][0]["snow"][0]["1h"];
//利用可能な場合、1H前からの積雪量(mm)
if (snow_1h = "") {
sprite.printf(" 積雪なし");
Serial.printf(" 積雪なし");
} else {
sprite.printf(" 1H雪%.0dmm\n", snow_1h.toInt());
Serial.printf(" 1H前からの積雪%.0dmm\n", snow_1h.toInt());
}
String wind_gust = doc["wind_gust"]; // 利用可能な場合、突風(m/s)
upy = upy + dy; sprite.setCursor(10, upy);
if (wind_gust = "") {
sprite.printf("突風なし");
Serial.printf(" 突風なし\n");
} else {
sprite.printf("突風%2.0fm/s", wind_gust.toFloat());
Serial.printf(" 突風%2.0fm/s\n", wind_gust.toFloat());
}
}
void inkSet() { // お決まり
M5.begin(); // E-Ink,RTC,I2C,ブザーを初期化
if (!M5.M5Ink.isInit()) { // 初期化出来なければ
Serial.println("エラー Ink Init"); // シリアルモニタに表示
while (1) delay(100); // ずっと待つ
}
M5.M5Ink.clear(); // 画像クリア
delay(1000); // 1秒待つ
InkPageSprite.creatSprite(0, 0, 200, 200, false);
// 画像領域を作成し、画面ドライバーから画像データバフを取得しない
}
void wifiSet() { // お決まり
Serial.print(ssid); // シリアルモニタに表示
Serial.print("に接続中"); // シリアルモニタに表示
WiFi.begin(ssid, password); // ネット設定を初期化
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // 接続状態が接続完でない時
delay(500); // 0.5秒待つ
Serial.print("."); // シリアルモニタに表示
}
Serial.println("ok"); // シリアルモニタに表示
}
void nihonSet() { // efont日本語16太 お決まり(16or24)
sprite.setColorDepth(2); // 2ビットパレットモードに設定
sprite.createPalette(); // パレットモードにする?
sprite.createSprite(200, 200); // 200x200でスプライトを作成
sprite.clear(TFT_WHITE); // 全体の背景色を白
sprite.setFont(&fonts::efontJA_16_b); // efont日本語16ドット太字
sprite.setTextColor(TFT_BLACK, TFT_WHITE); // 白地に黒字
}
void setup() {
inkSet(); // CoreInkの設定
wifiSet(); // wifiの設定
nihonSet(); // 日本語設定(efont16太)
weatherInfo = getJson(); // json取得関数へ
WiFi.disconnect(true); // ネットワークから切断
WiFi.mode(WIFI_OFF); // wifiの動作モード
Serial.print("wifi offか="); // シリアルモニタに表示
Serial.println(WiFi.status()); // wifiの接続状態
// 0(WiFi.beginが呼出され3or4になるまで),1(使用可能なSSIDがない)
// 2(スキャン完了),3(WiFi接続),4(すべての試行で接続失敗)
// 5(接続が失われた),255(WiFiシールドがない)
if (sheet == 1) {
String today = weatherInfo["current"]; // 現在の気象
drawCcurrent(today); // 1画面設定関数へ
}
pushSprite(&InkPageSprite, &sprite); // 1画面表示関数へ
}
void loop() {
delay(15000); // 15秒待つ
}